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“場”是不是物質?如果是、有質量嗎?

2021-08-03 14:45 作者:坤哥物理  | 我要投稿

問:“場”是不是物質?如果是、有質量嗎?(如圖)

直接回答:是物質,有能量、但不一定有“靜質量”(例如光子)。

“場”是物質嗎、有質量嗎

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⑴在高中物理,我們只需要知道“場”是區(qū)別于“實物(粒子)”的另一種物質存在形式;教材上也明確的寫了電場和磁場的物質性。

電磁相互作用就是通過場來傳遞的

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⑵當然靜電場和恒穩(wěn)磁場本質上都是“電磁場”統(tǒng)一體的分量。比如,高二的同學就知道,靜止的電荷產生靜電場,運動的電荷(電流)可以產生磁場,變化的磁場又可以激發(fā)渦旋電場……如果你再追問一句“那我換個參考系,運動和靜止不就轉化了嗎?”——是的,麥克斯韋的電磁理論、洛倫茲變換、邁克爾遜-莫雷實驗、愛因斯坦早期的狹義相對論,研究的就是這類事。

【插一句:從我自己的教學經歷中,如果一個同學能夠自己向老師提問出這個問題的(就是轉換參考系、電場和磁場不就會轉換了嗎?),這家伙不是競賽級別的種子選手、就是自己平時閱讀了很多物理科普書——因為一般的同學很難意識到這個矛盾的存在??!】

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電磁和磁場的參考系是什么?

⑶至于“場”的質量?這個高中物理顯然解決不了,高中物理最多學習到“光子(電磁場的場量子)”的質量、能量、動量就足夠了,見下圖:

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光子的三量:質量、能量、動量

⑷如果還能再了解一點“波粒二象性”,知道場和粒子可以相互轉化(比如正負電子對的產生和湮滅),那你的物理素養(yǎng)已經超過大部分高中同學了!

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量子場論都快100年了

⑸“場論”是一門專門的物理學分支,在高中物理經典力學/電磁學的框架下討論“場論”,就好比用小學代數(shù)研究大學物理、頂多能了解一些相關概念……

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⑹如果你覺得有趣、還想要繼續(xù)追問,那就抓緊學完高中物理、進入后續(xù)深造吧,畢竟、高中物理只是學了一些科學常識……好吧

你以為的高中物理


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