这里的场则是度量张量中的对称二阶张量场的时空 , 由此便取代了牛顿的万有引力定律 。
另外在后来的物理研究中 , 波的丰富也让其加入了场论 。
波可以位物理场构建有限的传播速度和因果性质的简化物理模型 , 例如电磁波相关理论 , 实际上也可以是场的体现 。
进入20世纪 , 物理学和天文学交织在一起 , 新的研究给人们带来了更多视野 。
如果要了解宇宙 , 量子场论则是最好的理论之一 , 因为量子场论的大部分预测如今已被证实 。
它最适合描述宇宙中大部分物理现象和行为 , 在这里我们先来简单地了解粒子物理学的标准模型 。
最初科学家认为 , 原子是物质中最小的粒子 , 但随着实验条件的进步 , 科学家最终发现原来原子并不是最小的 , 还有亚原子粒子 , 再往下便是质子、中子和电子 。
量子理论在20世纪30年代中期到40年代 , 该理论为科学家揭示了新的粒子 。
但科学家仍然不能够清晰地认识这些粒子 , 为此他们提出了新的理论 , 以此来预测更基本的粒子存在 , 比如最近几年才发现的希格斯玻色子 。
随着新的未知基本粒子的发现 , 科学家为其以质量、自旋、电荷等构建了一个基本模型 。
该模型可以适用于根据其固有特性划分的所有基本粒子 。
最重要的是 , 模型还提供了一种解释自然基本力以及相应力载体的方法 , 这个模型则是粒子物理的标准模型 。
说到这里 , 是不是就有一种很玄学的感觉?
粒子居然可以被预测出来 , 就像是无中生有一般 。
但事实上这就是今天的科学家最常用的一个手段 , 它是一种更高级的假设手段 , 先是有了事物本身 , 再去验证 。
而不是先验证它是不是 , 再有物质本身 。
场的归宿和未来
量子力学的进一步发展 , 最终构建了一个光怪陆离的物理世界 。
从夸克到奇异物质 , 强子到重子 , 如今十分流行的中微子 。
这些都是十分稳定的粒子 , 它们也不需要与其他粒子相结合 , 本身就可以独立存在 。
海森堡测不准原理则是物理学真正的“魔法” , 无中生有就是它了 。
回到量子场论中 , 量子场论是量子力学和场论的结合 , 不同于经典力学 , 量子力学在概率问题方面的表现使得测量行为本身就成了“运气” 。
粒子所有可能结果的组合成为波函数 , 我们可以将其理解为量子粒子的固有属性 , 例如位置、动量、速度等 。
作为观察者 , 观察物质世界实际上观察到的是一个有物质和场的世界 。
在物理学中 , ”空”的空间不一定是空的 , 最简单的例子就是同性排斥的磁铁 。
同样 , 在宇宙的空白处 , 它也并不意味着真正的空白 。
而这 , 便是场最终的归宿和基本思想 。
现代物理进入量子力学的殿堂后 , 量子场论指出 , 宇宙中每个地方无时不刻都存在我们无法看到的不同类型的场 。
每个基本粒子都有自己的场 , 前面我们说到的希格斯玻色子 , 在希格斯场中它是一个标量场 , 每个空间点上都需要一个数字来描述这个场 。
不同的场都有自身的能量需求 , 当场被提供能量时 , 它们会进入到更高的能量状态 , 形成类似涟漪一样的波纹 。
对于某些领域 , 需要提供足够大的能量才能产生粒子 。
决定一个长需要多少能量才能产生一个粒子的主要因素取决于与场相关的对应粒子质量 。
仍是刚才举例说明的希格斯玻色子 , 它比电子更重 , 所以它需要更大的能量才能产生 。
如今只有大型强子对撞机才能让粒子在加速器中做到 。
场与场之间 , 粒子与粒子之间的作用表现仍有许多可以挖掘的地方 , 科学家仍在关注 。
【是玄学还是真实表现?构建现代物理学的场到底是什么?】相关问题还有很多为解决 , 如今我们可以期待 , 未来的世界将会由场推向怎样的高度 。
推荐阅读
- 起死回生?美科学家成功“复活”一头猪,人类离复生还会远吗
- 120亿光年外,遥远星系产生最完美的爱因斯坦环!这是什么现象
- 物质有固体、液体和气体三种形态,那么火又是什么态?光呢?
- “天上一日地上一年”,古人理论和爱因斯坦的观点暗合,咋回事?
- 猎蓝鲸,吃海豹,杀大白鲨,凶残的海洋霸主虎鲸为什么不吃人?
- 厉害了!我国科学家完全首个确定性的暗能量理论实验检验
- 地球上第一个生命的出现,跟一种化石物有关,复杂的化学反应形成
- 中国独创太空测速技术,精度2米/秒,1次探日创5个全球第一
- 太平洋底部躺着首个外星来物!科学家断言:这种东西以后会更多