物理中的「場」究竟指的什麼？

以經典電磁場為例，真空中兩個靜止點電荷的相互作用力用庫倫定律描述（F=k(q1)(q2)/r2),如果在空間中有一個固定點電荷，放入一個點電荷，用庫倫定律計算他們之間的相互作用力，每放入一個電荷，就要計算一次，為了方便計算，定義一個叫做電場矢量的概念（E=kQ/r2),這樣只要計算出電場E，下次再放入一個電荷時直接利用電荷的電量q乘以電場E就能知道電荷所受到的力了，這樣計算方便了很多。

電場概念的引入不只是數學上的方便，電荷在電場中產生電場，電場使電荷產生加速度，這種理解上的革新也是非常深刻的，如果按照一個電荷對另一個電荷產生直接作用的觀點來看，當放入另一個電荷時，放入的檢驗電荷立刻產生了加速度，受到作用力，這也就是說源電荷在一瞬間就對另一個電荷產生了作用力，這種超距作用在經典力學中是不允許的，所以場看起來更加像是一種客觀實在而不是為了方便而引入的數學概念。

也許這種說法還不能令人完全信服。想像一個正在做加速運動的電荷，那麼它對空間中其他的電荷產生了相互作用力，有兩種觀點看待它。

第一種觀點：電荷與其他電荷之間直接產生相互作用力。

第二種觀點：電場是真實存在的。電荷產生了電場，電場又對電荷產生了作用。

下面來分別看這兩種觀點。假設這時候把電荷很快的放入一個盒子里，使它與外界隔絕開來或移到無限遠處。這時候在空間裡面再放進去一個電荷，發現電荷產生了加速運動，也就是電荷受到了某種作用力。按照第一種觀點的解釋，電荷是因為受到了另一個電荷的直接作用力，但是此時電荷已經被放在盒子里或移開了，不可能對其它電荷產生影響，所以說第一種觀點是行不通的。那麼來看第二種觀點，雖然電荷已經被移開，但是其產生的電磁場卻是真實的存在那裡的，因此另一個電荷受到了電場的作用而產生加速運動，第二種觀點很好的解釋了上述現象，這說明場是真實存在的。

場是一個抽象的概念。（可參考費恩曼物理學講義第二卷第一章場是什麼）在牛頓力學中，物理定律描述的是一個物體對另一個物體產生的直接相互作用力。而到了研究電磁學的時候，人們發現直接寫出兩個物體之間的相互作用力是非常複雜的，引入電場線等概念可以使計算變得簡單，這種方法很抽象也很新穎，後來發現這是正確的路子，場的概念逐漸被接受，麥克斯韋方程組就是用場的概念描述的，有很好的對稱性，從中還預言了電磁波的存在。光就是一種電磁波，就是在空間中振蕩的電場和磁場並以光速前進。所以說場是真實存在的。

作者：賴凡凡

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