【導語】宇宙浩瀚無垠，總讓人充滿好奇。人類對于宇宙的探知從未停止過。宇宙是怎么來的？宇宙中蘊藏著怎么樣的秘密？等等一系列疑問總是困擾著我們。就讓我們懷著求知的好奇心共同去探索吧。

【本期話題】

宇宙萬物來源于“場”！愛因斯坦：世界上只有兩種存在！

愛因斯坦說過，世界上有兩種實在的東西：實物和場。

實物很好理解，“手機”“電腦”這些看得見摸得著的東西。

那場是什么呢？

量子力學的進階理論是量子場論。物理專業(yè)大學本科學習量子力學，研究生階段才開始學習量子場論，量子場論是現(xiàn)代物理學的根基，“標準模型”就是建立在量子場論的基礎(chǔ)上，“弦論”也是一種特殊的量子場論。

量子場論還是一種全新的世界觀。宇宙萬物都來源于“場”。

接下來就給大家科普一下量子場論。

“場”是空間里每個點長出來的“物理量”，這個物理量可以是一個數(shù)字，可以是一個向量，也可以是一個旋量。

比如說溫度場，空間每個點都有一個數(shù)字，也就是溫度的大小。比如說風速場，空間每個點都有一個向量，表示風速的大小和方向。

空間里所有的“數(shù)字和向量”集合起來，就構(gòu)成了一個場，溫度場，風速場都是“傳統(tǒng)場”。今天我們主要講量子場，后面出現(xiàn)的場默認是量子場。

量子場有四條基礎(chǔ)規(guī)則。

第一，每一種粒子對應(yīng)著一種場，比如說電磁波對應(yīng)著電磁場，夸克對應(yīng)著夸克場，電子對應(yīng)著電子場，中微子對應(yīng)著中微子場等等。

各種場在宇宙里面無處不在。即使是空無一物的真空，也充滿了各種場。并且各種場會疊加在一起，在同一個點，同時存在。所有的場都是無處不在的。

第二，場有兩種狀態(tài)，基態(tài)和激發(fā)態(tài)。你可以把場想象成海水，要么處于風平浪靜的基態(tài)，要么在某些點處于“巨浪滔天”的激發(fā)態(tài)。

場可以波動。給場增加一份能量，場就會在內(nèi)部某個點給你激發(fā)出一個粒子。比如說給電磁場一份能量，電磁場就會激發(fā)出一個電磁波。

宇宙里面的電子為什么基礎(chǔ)屬性都一樣？

就是因為宇宙里面，只有一個電子“場”，所有的電子，都是同一個電子“場”激發(fā)出來的。

第三，場的能量降低一個臺階，就會凐滅一個粒子，并且把自己的能量交換給其他的場。兩個電子原來攜帶的能量會被無處不在的電磁場吸收，最后在電磁場里，激發(fā)出一個電磁波，因此粒子的誕生或消失本質(zhì)上是場之間交換能量。

第四，真空里面，所有場都處于能量最低的基態(tài)。因為所有場都風平浪靜，所以真空沒有足夠的能量激發(fā)出粒子，但是能量最低不代表能量等于0。

場不會完全靜止，而是會隨機微小漲落。比如說真空里的電磁場。它的能量一直在0附近微小漲落。

如果把一顆電子放到真空里面，電子的能量也因此有微小的改變，這就是“蘭姆位移”現(xiàn)象。“蘭姆位移”獲得了1955年諾貝爾物理學獎。

我們可以總結(jié)一下。

1.每一種粒子對應(yīng)著一種場，每種場在宇宙中無處不在。

2.場能量增加會激發(fā)粒子，場能量降低會凐滅粒子。

3.真空是所有場的能量最低狀態(tài)，真空里的場會隨機漲落能量。

4.場跟粒子一樣，也有質(zhì)量，能量，動量和角動量

這就是量子場論的世界觀。

因為電子來源于“電子場”的能量激發(fā)，夸克來源于“夸克場”的能量激發(fā)，電磁波來源于“電磁場”的能量激發(fā)。

所以標準模型里面，所有粒子都來源于場的能量激發(fā)。因此世間萬物都來源于場的能量激發(fā)，宇宙就是各種場的疊加，場和場之間的互相作用，驅(qū)動著物質(zhì)的運動和變化。

世間萬物來源于場是現(xiàn)代物理學的共識，并且有大量的實驗證據(jù)。國內(nèi)外每個學校物理專業(yè)的研究生，都要學習量子場論。

那么，場和粒子哪個更本質(zhì)？

很多物理學家認為“場比粒子更本質(zhì)”，少量物理學家認為“粒子比場更本質(zhì)”，還有一些物理學家認為“場和粒子是同一東西”，我個人更傾向于最后一種觀點。

場和粒子是同一物質(zhì)的兩個不同的觀察角度，場更多的是從“空間和向量”的角度來觀察物質(zhì)，粒子更多的是從“時間和運動的角度”來觀察物質(zhì)。

場可以激發(fā)出粒子，粒子反過來也可以構(gòu)造場算符，場算符是在二次量子化的時候，由物理學把“波函數(shù)”升級而成的。

物質(zhì)有兩種形態(tài)：粒子和場，這句話很重要。

這也證明了文章開頭愛因斯坦說的，世界上有兩種實在的東西：實物和場。

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此文來源：科學新視界

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