對物理場定義的討論竟發現了相對論的互斥?

天文在線 發佈 2020-02-26T07:04:19+00:00

像量子場、電磁場或電子場這樣的物理場是由什麼空間構成的。這是一個矢量場,並且我稱風速場-風圖會更簡單,並且聽起來不那麼刻意。

像量子場、電磁場或電子場這樣的物理場是由什麼構成的?它們以怎樣的方式存在並且不斷地延伸?各物理場之間存在很大的間隙嗎?

像量子場、電磁場或電子場這樣的物理場是由什麼空間構成的。請看這篇1929年的文章。在這裡面愛因斯坦將物理場描述成一種空間狀態。在談到電磁場和引力場時,他這樣說:「這兩種類型的物理場經常與空間狀態理論聯繫在一起,但是一直無法融合成恆等式。因為人們幾乎無法想像真空中擁有兩種不同的基本條件或是狀態。並且人們很自然地懷疑,這是因為物理的連續體不能完全被黎曼度量描述。」

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那它們是如何存在並且持續延伸的呢?

因為空間像是某種單純可怕的彈性。谷歌搜索「愛因斯坦彈性空間」並且看到維基百科裡的「以太理論」文章,注意諾貝爾獎得主羅伯特.B.勞克林的話。

「愛因斯坦許多創造性的工作都具有諷刺性,像廣義相對論,把概念化空間歸結為一種媒介,而在他最初提出的假設[狹義相對論]中沒有這樣的媒介存在。以太這個詞語在理論物理學上有非常負面的含義,因為它過去與相對論的對立聯繫在一起。這很不幸,因為除去含義,它很大程度上捕捉到了許多物理學家實際思考真空的方式。

相對論實際上並沒有講述宇宙普遍事物的存在與否,而只講述了一定擁有相對論的對稱性的事物。結果證明那樣的事物確實存在。關於時間的相對論逐漸被接受,輻射的研究也開始表明真空空間擁有的光譜結構與普通量子固體和液體的光譜結構相似。隨後大粒子加速器的研究,引導我們去理解空間比起理想化的牛頓學說所說的空白,更像是一塊窗戶的玻璃。它充滿了物質,通常情況下是透明的,但是在當用力擊打並敲出一塊時,是可見的。現代概念的空間的真空每天都在實驗中被確認,它是一個相對論的以太。但是我們不能這麼稱呼它,因為這是禁忌。

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它們之間存在很大的間隙嗎?

不,空間是一個連續體。

物理場本質上是一個數學概念,藉此你可以分配一些東西的值到空間中的每一個點上去。可問題是,這個概念一旦被接受,比如說,符合定義的,電子場空間中的每一點可以被分到一個電荷的力的值,但是人們接下來想要知道,力由什麼產生?一旦你說這裡有某種信使告訴一個電荷元素它應該加速多少,你就需要把它加入到這個概念中。這是一個合理的問題,不過此時,我不相信任何人知道這個問題的答案。然後我們得到了將電子作為刺激的量子場理論。

那依舊錶明有某些東西需要被刺激。我認為運用數學的方法已經找到了一些看似能夠運作的關係,但是需要被刺激的東西依舊被隱藏了。我們普遍認為像電子場這樣的物理場從開始到結束都是由連續的電荷組成的,所以這裡沒有間隙。他們不會像你說的延伸,但是我不能斷定它們會一直這樣下去,因為嚴格來說我一開始就不知道它們是什麼。不好意思,但是我不相信其他人會知道,儘管有少部分人假裝他們知道。

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風是怎樣形成的?溫度和壓強又是由什麼構成的?

我認為這也許對一個物理場(在廣義方面)而不是一個像電磁場這樣特定的物理場下定義有幫助。

物理場是一個處在這個空間的每個點都擁有相關值的空間。

在我的客廳,我可以帶著一公斤的物體四處走動並且測量出地球施加給這個物體的力。不論在我房間的哪一處,都有大概9.8牛頓向下的力。我可以說這裡有一個均衡的重力場在我的房間-它在往下的方向有一個持續為9.8牛頓/千克的值。(注意因為這個值包括了方向,你可以稱這個重力場為矢量場。)

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現在我有一個烤箱在廚房,把它打開並設定為180攝氏度。使用一個熱電偶我測量出很多地方的溫度。結果表明即使我想要一個均衡的溫度場(每個地方的溫度都是相同的),我發現在最高處和背面附近更熱,越往底部越冷,特別是在底部/正面。現在我不能僅用幾句話概括出物理場了,這是一個複雜的模型。(請注意溫度不擁有任何方向,所以我們可以把在我烤箱裡的溫度場稱作一個標量場的例子。)

我是一名水手,當我觀察一張風向圖,我看到了擁有不同長度,指向不同方向的箭頭。這種示意圖試圖告訴我不同地方的風速和風向。這是一個矢量場(有方向),並且我稱風速場-風圖會更簡單,並且聽起來不那麼刻意。

當我觀察一張畫有等壓線的氣象圖,我看到了表示風壓場的圖解。它是一個標量場,因為每一個點都只有一個值-但是它並不包括一個方向。加入了帶有同樣壓強值的點(等壓線)幫助我們更清晰地觀看這個模型,而不是僅僅通過滿印大量數字的氣象圖。

圖源:0570fc

我認為我已經回答了一點關於間隙(它們不存在)的問題,並且通過進一步理解,我希望你能明白一個物理場不能由任何東西構成。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Eudora- quora

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