场论动力学(一)

前  言

场论动力学是能子源通过在现有场理论的学习上，不断深入探索和思维整合而出的具有广泛意义的场论认识观点。全文内容从现有局域场理论到全域性场的提出，再到场与物质、能量和作用力以及运动的关联性进行多方位阐述，使物质世界体现了场的绚丽！

场论研究史

一、电磁场

电磁理论是经典物理学的一个重要分支，以麦克斯韦为代表人物。电磁场是电场和磁场的统一体，它在自由时空中以光速向四面八方递减式传播，传播过程中形成横波传递方式的电磁波；电磁场的承载者和传播者都是光子。电磁理论认为，变化的磁场能激发电场，变化的电场能激发磁场；非均匀变化的磁场可以激发非均匀变化的电场，非均匀变化的电场可以激发非均匀变化的磁场，这样电场和磁场交替彼此相互激发，形成了一个不可分割的统一电磁场。电磁场可由变速运动的带电物质产生，也可由强弱变化的电流产生，产生的电磁场是具有能量的一种物质存在形式，它以光速向外传播形成电磁波。电磁波是电磁场的一种运动方式，也是能量传递的一种形式，电磁场只能以电磁波的方式向外传播，并延伸到整个场空间。电磁场是电磁作用的环境，电磁作用过程只能在电磁场中完成；电磁场对置入其中的相应物质(如电荷、磁体、导电导磁体等等)有力的作用，这种作用是以光子传递来完成。

二、引力场

引力场是指场源物质延伸到空间中的一种物质效应，它对进入场中的物质有吸引作用。场源物质是具有质量或质量性能的物质，如天体星球、黑洞等等。不管是经典理论，还是现代物理理论，都认为引力源于质量，所以引力场(重力场源于引力场)源于有质量的物质，特别是各种天体星球。但这里要强调一下，所谓引力是指万有引力；所谓质量是指实子或由实子形成的物质，它不包括纯能量物质。在经典理论框架下，以牛顿的万有引力定律描述引力相互作用；在相对论理论框架下，以爱因斯坦的广义相对论场方程描述引力概念，广义相对论认为引力是一种时空几何效应。然而不管是经典理论，还是相对论理论，都有一些瑕疵，同时理论与观察现象也存有一定的偏差；为了弥补理论和事实的差距，现代科学引入暗物质和暗能量的概念。但迄今为止，此二者还在探究阶段。

三、张量场

张量场源于代数几何属性，其基本内容是这样的：假如空间中的每一个点的属性都可以用一个张量来描述，那么以此形成的这个场就是一个张量场。后来张量场概念应用到物理理论的相对论场方程中。广义相对论引力场方程描述引力场的时空几何效应，是作为引力场源的能量动量张量的方程。广义相对论认为，引力只不过是四维时空的一种几何属性，是物质质量对时空的曲率体现，即万有引力是指物质对时空弯曲的一种几何效应。物质和时空的引力关系式是爱因斯坦场方程：

这是一个比较复杂的二阶非线性偏微分方程，简单的理解就是物质的分布和其运动状态与空间弯曲状况的关系。这种关系告诉我们，空间因物体而弯曲，物体因空间弯曲而沿着测地线运动。

四、量子场论

量子场论基于经典场论。经典场论是建立在经典时空观上的场理论，场的性质、作用和运动都遵循经典规律和绝对时空观，如电场场理论。量子场论则是在量子基础上对经典场的一种大刀阔斧，即把量子理论应用于场，把场看作是实现量子化园地的理论。在量子场中，每一种粒子都有自己相应的场性；在整个四维时空中充满着各种不同的场，它们互相渗透且相互作用；场的激发态表现为粒子的出现。量子场论同样也有不足之处，比如发散困难和引力问题等。

以上这些场的理论知识，对物质世界的认识和物理学理论体系的完善，都起到了非常重要的作用，尽管存在一点点的不足，但迄今为止仍是一些难以代替的很好观点或理论；然历史的车轮总是不断地向前滚动，在滚动的前方必将会有一个更美的天空，以奇迹般的绚丽而现。未完待续……能子源版权，违之必究！