物理学的进化：场与实物的关系解析

我们已经知道了机械观崩溃的经过和原因。利用不能再变的粒子之间有简单的力在作用的假说来解释一切现象是不可能的。我们在电磁现象的范围内最先摆脱机械观和引入场的概念的企图，看来是十分成功的。电磁场的结构定律建立起来了，它是把空间和时间上毗邻的事件联系起来的定律。这些定律符合狭义相对论的框架，因为它们对于洛仑兹转换是不变的。后来广义相对论建立了引力定律。它们又是一种描写物质粒子之间的引力场的结构定律。要像广义相对论的引力定律那样，把麦克斯韦方程推广到能应用于任何坐标系中也是容易的。

我们有两种实在：实物和场。毫无疑问，我们现在不能像19世纪初期的物理学家那样，设想把整个物理学建筑在实物的概念之上。我们暂且接受实物和场的两个概念。我们能够认为实物和场是两种不同的实在吗？试就一小粒实物来说，我们想象这个微粒有确定的表面，在表面处实物便不再存在了，而它的引力场便出现了。在我们想象的图景中，可以应用场的定律的区域和有实物存在的区域是突然分开的。但是，区别实物与场的物理判据是什么呢？在我们熟悉相对论之前，可以这样回答这个问题：实物有质量而场没有质量。场代表能，实物代表质量。但是在我们熟悉更多的知识以后，已经知道这样的答案是不充分的。根据相对论，我们知道物质蕴藏着大量的能，而能又代表物质。我们不能用这个方式定性地来区别实物与场，因为实物与场之间的区别不是定性上的区别。最大部分的能集中在实物之中；但是围绕微粒的场也代表能，不过数量特别微小而已。因此我们可以说：实物便是能量密度特别大的地方，场便是能量密度小的地方。但是如果是这样的话，那么实物和场之间的区别，与其说是定性的问题，倒不如说是定量的问题。把实物和场看作彼此完全不同性质的两种东西是毫无意义的。我们不能想象有一个明确的界面把场和实物截然分开。

带电体与它的场之间也会遇到同样的困难。似乎不能有一个明显的定性的判据来分别实物和场或带电体和场。

我们的结构定律，即麦克斯韦定律和引力定律，在能量密度非常大的地方就失效了，或者说，在场源存在的地方，即带电体或实物存在的地方，便失效了。但是我们能否稍微改变我们的方程，使它能到处有效，甚至在能量密度极大的地方也有效呢？(www.xing528.com)

我们不能把物理学只建立在纯粹是实物的概念基础上。但是在认识了质能相当性以后，实物和场的截然划分就有些牵强和不明确了。我们是否能够放弃纯实物的概念而建立起纯粹是场的物理学呢？我们的感觉器官作为实物来感受的东西，事实上只不过是大量的能集中在比较小的空间而已。我们可以把实物看作空间中场特别强的一些区域。用这种方法就可以建立起一种新的哲学背景。它的最终目的就是要用随时随地都能有效的结构定律去解释自然界中的一切现象。按照这种观点，抛出去的石子就是变化着的场，在变化着的场中，场强最大的态以石子的速度穿过空间。在我们这种新的物理学中，不容许有场和实物两种实在，因而场是唯一的实在。这个新观点是由于场物理学的巨大成就，是由于以结构定律的形式来表示电的、磁的、引力的定律的成功，也是由于质和能的相当而得到启发的。我们最后的问题便是改变场的定律，使它在能量密度极大的地方仍不致失效。

但是，至今我们还未曾有力而可靠地实现这个预示。究竟能否实现，还有待于“未来”做出决定。目前我们在所有实际的理论体系中还得假定两种实在：场和实物。

根本性的问题仍然摆在我们眼前。我们知道所有的实物只是由少数几种粒子组成的。各式各样的实物是怎样由这些基本粒子组成的呢？这些基本粒子与场是怎样相互作用的呢？为了寻求这些问题的答案，物理学中又引入了新的量子论的观念。