场是物质,还可以从场与时空的关系得到论证。
作为牛顿力学的基础的东西,正是“空间—时间构造的实在意义”。[40]这种实在意义就在于,空间和时间都可以是脱离物质内容的独立实体。这种观念,承认时间空间的客观性,是唯物主义的,但它又是形而上学的,否认了空间—时间与物质的不可分割性,从而导致了绝对时空观。力学中的质点概念、惯性定律、运动定律和力的相互作用定律,都是在这种绝对时空观的基础上建立起来的。
要描述机械运动,说明物体的相对位置的变化,必须首先确定参考系。对于任何一个物体来说,如果它没有与外界发生能量交换,它的运动在量上是不灭的。运动不灭的反面表现就是惯性,它是力学的出发点。为了描述运动,首先必须确定物体是否在做惯性运动。要确定物体是否做惯性运动,必须有惯性参考系。一个物体如果相对于惯性参考系处于相对静止状态,或做匀速运动,那么,这个物体在做惯性运动。但是,又如何判明一个参考系是惯性参考系呢?它又需以三个惯性参考系为依据,等等。如此类推,以至无穷。最后就出现了这样一个难题:如何判明最终的参考系是惯性参考系?为了消除这困难,牛顿就假定了绝对空间的存在和绝对时间的存在。牛顿说:“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着,而且由于其本性而在均匀的,与任何其他外界事物无关地流逝着”;“绝对的空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”。[41]这种绝对空间也就成了绝对不动的参考系,因为它绝对静止,所以它是最好的惯性参考系。任何参考系,只要是相对于绝对空间做匀速运动,它就是一个惯性参考系。有了惯性参考系,一切物体的运动就可以描述了。这就使整个牛顿力学获得了建立全部理论体系的逻辑前提。于是,空间被看作脱离物质的绝对的“空”,时间被看作脱离物质的绝对的“流”,从而赋予它们以实在的意义。这就是牛顿力学的全部理论基础。
场的发现,打破了牛顿力学的绝对时空观。场是什么?爱因斯坦说:场就是空间的物理状态。场同物质的基本粒子一样,在物理学上是实在的,即场也是以时间和空间为存在的基本方式。根据对电磁场和引力场的研究,爱因斯坦得出结论说:“空间—时间未必能被看作是一种离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中,而是这些客体有着空间的广延。因此,‘空虚空间’这概念就失去它的意义。”[42]场是空间,但不是空虚的空间,而是充实的空间,其间布满着物质内容,是物质内容和时空形式的统一。(www.xing528.com)
麦克斯韦方程组描述了电磁场的结构,它的对象不是带电体,而是整个空间。我们可以根据麦克斯韦理论,了解整个场在空间中的变化。可以设想,一个带电体振荡,产生了一个变化的电场,同时也就伴随着一个变化的磁场。于是,在这个振荡带电体的周围,就形成了向外传播开来的电磁场。从振荡的带电体中,电磁能以一定的速率经过空间而辐射出来,这就是电磁波在空间的传播,并随着时间而变化。所以,电磁场是随着时间变化着物理状态的空间,是充满着物质的空间。
广义相对论把引力与时空合二为一,这是破天荒的发现。由于引力的作用,造成了时空的弯曲,由此说明,引力场同样是以时空为自己的存在形式。但是,时空的弯曲程度及引力场的强弱,这是同一问题的两种说法。时空曲率大,也就是引力场强;反之,引力场强,也就是时空弯曲大。这样,场就把物质、运动、时空联结在一起,想把它们分开也不可能了。因此,场是物质的一种形态,完全是合乎逻辑的必然结论。
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