簡(jiǎn)介：地球物理學(xué)研究離不開場(chǎng)的概念，經(jīng)典的重磁電震四大方法潮剪，分別以引力場(chǎng)涣楷、電場(chǎng)、磁場(chǎng)和彈性波場(chǎng)理論為基礎(chǔ)抗碰。研究場(chǎng)的目的實(shí)質(zhì)上是為了弄清場(chǎng)源的性質(zhì)狮斗，引力質(zhì)量可以視為引力場(chǎng)的場(chǎng)源，靜止電荷可以視為靜電場(chǎng)的場(chǎng)源改含，電流可以視為磁場(chǎng)的場(chǎng)源情龄。如果從物質(zhì)性的觀點(diǎn)來看，場(chǎng)和場(chǎng)源是等價(jià)的捍壤，并存于空間內(nèi)骤视，只是兩種不同的形態(tài)物質(zhì)。通過物理學(xué)先驅(qū)們總結(jié)出的若干基本定律鹃觉，我們可以通過測(cè)量場(chǎng)的信息专酗，在一定程度上了解場(chǎng)源的性質(zhì)。今天我們就說說場(chǎng)的基本概念以及描述方法盗扇。

1祷肯、場(chǎng)的物理本質(zhì)

現(xiàn)代物理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)除了可以對(duì)物體疗隶、分析佑笋、電子等實(shí)物作用外，還具有諸如質(zhì)量斑鼻、能量和動(dòng)量等物理性質(zhì)蒋纬。場(chǎng)是物質(zhì)的一種形態(tài)逐漸成為共識(shí)。

那么如何認(rèn)識(shí)場(chǎng)是物質(zhì)的一種形態(tài)這呢？

• 場(chǎng)與實(shí)物的共同特征

場(chǎng)的形式可以是多樣的蜀备，比如引力場(chǎng)关摇，電磁場(chǎng)等，實(shí)物也可以是分子碾阁、原子输虱、電子等。場(chǎng)同樣可以具有質(zhì)量脂凶、能量和動(dòng)量宪睹。

這比如電磁場(chǎng)以電磁波形式傳播時(shí)，會(huì)給實(shí)物以壓力艰猬。我們可以想一下横堡，如果光線射到物體表面，被完全吸收（絕對(duì)黑體）冠桃，光速變?yōu)榱悖獾膭?dòng)量改變則可以表示成p=mc道宅。

又從電磁理論可知食听，光壓力p的大小為p=w/c。這里w為單位時(shí)間射到完全吸收表面上的光通量的能量污茵。則等式為：樱报，即

光壓事實(shí)可以告訴我們，電磁場(chǎng)和實(shí)物一樣泞当，具有確定的質(zhì)量m迹蛤，動(dòng)量mc和能力mc^2。

當(dāng)然襟士，大家可能想到愛因斯坦著名的的E=mc^2公式盗飒。后來的相對(duì)論證明了這個(gè)公式對(duì)能力和質(zhì)量的任何形態(tài)都是正確的，這就是能量和質(zhì)量相互聯(lián)系的普遍定律陋桂。

• 場(chǎng)與實(shí)物之間的差異

任何實(shí)物之間的接觸都會(huì)產(chǎn)生機(jī)械作用逆趣，但不同的場(chǎng)接觸時(shí)并不產(chǎn)生機(jī)械作用。一切實(shí)物占有空間嗜历，但是場(chǎng)可以相互存在在一個(gè)空間之內(nèi)宣渗，且彼此互相不影響。

場(chǎng)和實(shí)物之間還可以相互滲透梨州，場(chǎng)可以改變實(shí)物的狀態(tài)痕囱，實(shí)物也可以影響場(chǎng)的分布。很多實(shí)物由于可以作變速運(yùn)動(dòng)暴匠，因此有靜止質(zhì)量鞍恢。光子由于只能等速c運(yùn)動(dòng)，所以沒有靜止質(zhì)量存在。

實(shí)物比場(chǎng)來講有序，質(zhì)量密度和能量密度都要大很多抹腿。場(chǎng)內(nèi)的質(zhì)量密度非常微小，只有發(fā)生核反應(yīng)時(shí)場(chǎng)的質(zhì)量才具有可以度量的大小旭寿。相比于質(zhì)量警绩，場(chǎng)的能量更容易被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槟芰勘荣|(zhì)量大c^2倍盅称。

愛因斯坦在德國(guó)專利局工作時(shí)肩祥，發(fā)現(xiàn)很多“以太”方面的研究都以失敗告終。近代物理逐漸認(rèn)識(shí)到場(chǎng)與其對(duì)實(shí)物的作用是分不開的缩膝，可以具有質(zhì)量混狠、能量和動(dòng)量。場(chǎng)也有微粒性和波動(dòng)性疾层，場(chǎng)與基本粒子可以互相轉(zhuǎn)換将饺。

因此，場(chǎng)是物質(zhì)的一種形態(tài)痛黎。與物質(zhì)的另一種形態(tài)（實(shí)物）同時(shí)存在予弧，密切聯(lián)系。

2湖饱、場(chǎng)的數(shù)學(xué)方法

場(chǎng)可以用數(shù)學(xué)方法來定量描述掖蛤。從靜態(tài)角度，函數(shù)井厌、等值面/線都可以形象化地描述場(chǎng)的分布蚓庭，但為了理解場(chǎng)的性質(zhì)，動(dòng)的觀點(diǎn)或變的觀點(diǎn)去研究場(chǎng)的空間變化也很重要仅仆。

空間微分和空間積分是描述場(chǎng)空間變化關(guān)系的兩個(gè)重要途徑器赞。

空間微分變化，主要研究標(biāo)量的梯度變化和二次微商變化蝇恶，以及矢量場(chǎng)的散度變化（標(biāo)量空間微商）和旋度變化（矢量空間微商）拳魁。

空間積分方面，對(duì)于矢量場(chǎng)可以采用環(huán)流和通量來描述撮弧。

（未完待續(xù)~）