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二十二、宇宙中4大场的笼统定义

在数学中场的定义为:

若空间中(或空间的某一部分),每一个点对应一个确定的量,则称这样的空间为场。

当空间中每一点所对应的量为数量时,则称该空间为数量场,当空间中每一个点所对应的量是一个矢量时,则称这样的空间为矢量场。

从数学中场的定义可知,场是用空间的点函数来表示的,反之,若给出空间中某一个点的函数,就给出了一个场。

在前面我们做了大量的分析,把万有引力场(简称引力场)、电场、磁场、核力场与空间本身的运动联系了起来,认定物理上4大场【引力场、电场、磁场、核力场】合在一起就是以圆柱状螺旋式运动的空间。

在统一场论中,认为弱力场不是基本的场,是电场、磁场和核力场的合场。而电场与磁场不是同一个场,因为电场和磁场方向有时不一样,不能相互叠加,也不能直接发生力的作用。

而同种场可以相互叠加或者相减,也可以发生相互作用力。

由此,我们在这里把物理4大场给出一个统一的定义,在后面,我们再分别给出引力场、核力场、电场、磁场精确的定义。

物理4大场的统一定义为:

相对于我们观察者,质点 oo 周围空间 Ψ\Psi 中任意一个空间点 pp,由 oo 点指向 pp 点的位移矢量【简称位矢】r\vec{r} ,随空间位置 (x,y,z)(x,y,z) 变化或者随时间 tt 变化,这样的空间 Ψ\Psi 称为物理场,也可以叫物理力场。

从数学上来讲,场是物体周围空间位移矢量对空间位置的导数或者是对时间的导数,其实就是空间相对于我们观察者的运动程度。

在实际操作中,我们就是用物体粒子周围运动空间的运动程度,来定义物理上4大场的。

这个也符合我们前面的统一场论基本原理—— 一切物理现象都是质点在空间中(或者质点周围空间本身)相对于我们观察者运动形成的。

简单的说,场就是运动的空间,是空间本身在运动,场所有的效应,都是空间的运动效应。

场对物体的影响,对物体施加力,使物体运动,都是通过改变【或者将要改变、具有改变的趋势】物体所在的空间位置来实现的。

从以上的定义可以知道,物理4大场都是矢量场,不同的场只是我们观察者从不同的角度、不同的方式观察圆柱状螺旋运动空间而具有不同的运动程度、运动形式。

注意,场是质点周围空间相对于我们观测者运动所表现出的一种性质,空间、质点、观测者、运动四个基本条件一个都不能少【特殊情况下,质点和观察者可以是同一个东西】,否则,场就失去了意义。

我们还要认识到,场具有三种形式。

我们描述物体在空间中相对于我们观察者运动,测量物体在空间中的位移,然后对时间求导数,也就是和时间去比较,得出速度,速度就表示物体在空间中的运动程度,而加速度表示运动速度的变化程度。

由于场的实质是【相对于我们观察者】物体周围运动空间的位移量关于空间位置或者时间的导数。

为了描述场,我们第一步指出物体周围空间的位移量。第二步,我们寻找一个像时间那样可以作为参考的运动量来和空间位移量相比较。

当然,我们可以说场是:

在某一个时间间隔里,物体周围空间某一个地方的空间位移量是多少,

但是,很多情况下,我们可以说场是:

  • 在某一个静止的立体范围内空间的位移量是多少;

  • 在某一个运动的立体范围内空间的位移量是多少;

  • 在某一个静止的曲面上空间的位移量是多少;

  • 在某一个运动的曲面上空间的位移量是多少;

  • 在某一个静止的曲线上空间的位移量是多少;

  • 在某一个运动的曲线上空间的位移量是多少;

  • 在某一个时间间隔里,某一个空间范围内空间位移量是多少。

这样,场有三种形式:

  • 场在三维立体上的分布。

  • 场在二维曲面上的分布。

  • 场在一维曲线上的分布。

借助场论高斯定理,我们可以用散度来描述场在立体上的分布和曲面上的分布之间的关系。

借助场论的斯托克斯定理,可以用旋度描述场在曲面上的分布和场在曲线上的分布之间的关系。

借助场论的梯度定理,可以描述出标量场【或者叫数量场】中物理量在某一个曲线上的分布。

场的本质是以圆柱状螺旋式运动的空间,圆柱状螺旋式运动是旋转运动和旋转平面垂直方向直线运动的合成,而散度描述了空间的直线运动部分,旋度描述了空间的旋转运动部分。

点击展开注解:关于上述“高斯定理”、“斯托克斯定理”、“散度”、“旋度”等概念
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