场 (物理)

场 (物理)

主条目:经典场论

经典场论仍然适用于非量子尺度的空间,依旧在科学研究中处于主流。材料的弹性、流体力学以及麦克斯韦方程都是与此理论相关的例子。最简单的场是力场。历史上,场之一概念第一次被认可是法拉第用力线描述电场。随后重力场的概念也用相似的方式提出。

牛顿重力场

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在牛顿体系中,质量是重力场的起源

用来描述两个有质量的物体的吸引力的经典场论源于牛顿万有引力定律。

电磁场

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主条目:电磁学

迈克尔·法拉第在他研究磁学时最先意识到场作为一个物理量的重要性。他发现电场和磁场并非唯一能支配粒子运动的力场,但它们也具有独立的物理实在性,因为它们可以携带能量。

这些想法最终使詹姆斯·克拉克·麦克斯韦通过电磁场的方程组建立了物理学中第一个统一的场论。这一方程组的现代形式被称为麦克斯韦方程组。

静电场

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主条目:静电学

一个带电荷q的检验粒子在静电场中会受到一个大小只与q有关的力F的作用。我们可以这样描述电场E:F=qE。通过这一关系和库仑定律,我们可以得到,点电荷周围的电场为:

E

=

1

4

π

ϵ

0

q

r

2

r

^

.

{\displaystyle \mathbf {E} ={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}{\frac {q}{r^{2}}}{\hat {\mathbf {r} }}.}

静电场是保守场,因此可以用一个标量势函数V(r)来描述:

E

(

r

)

=

V

(

r

)

.

{\displaystyle \mathbf {E} (\mathbf {r} )=-\nabla V(\mathbf {r} ).}

静磁场

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主条目:静磁学

电动力学

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主条目:电动力学

广义相对论所描述的引力场

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主条目:广义相对论

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