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2009年1月11日 星期日

場的觀念

  Newton發現萬有引力(即重力),滿足F=GMm/r^2,即質量M與m的兩個物體相距r,以萬有引力F相互吸引著,其中G稱為萬有引力常數。Coulomb研究靜電學,發現兩個點電荷,滿足作用力滿足F=kQq/r^2,稱為Coulomb靜電力。此二種力的描述,皆只看兩個相應物質的相互作用力,沒有涉及更內在的原因。所以,一但有質量或電荷量,引力與靜電力馬上相應而生,給人一種瞬時受力的超距作用之感覺。
  Faraday提出場的觀念:一個靜止的點電荷會在空間建立一個稱為「靜電場」的物理量,且靜電場會影響其他的電荷,並使之受力。如將場的來源稱為場源,則一個靜止的帶電粒子,其攜帶的電荷量即靜電場源,會在空間建立靜電場,影響其他的帶電粒子。一個靜止的質點,其質量為引力場源,會在空間建立引力場,影響其他質點。
  場的觀念,使先前超距作用之感覺消除不少。上述考慮的是場源已經存在且不隨時間生滅之結果。如進一步考慮場源的生滅,在場源生成時,應在空間中建立場,並認為場以光速散佈到空間中。而Einstein的廣義相對論中,質點會使其存在的四維時空變形,而此一時空變形就是引力場。所以,場源的存在,其實應改變了時空結構。

2009-01-11戌時

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