磁場電場等到底是什么？能否稱為物質(zhì)？

場的概念，最早由拉法基提出，發(fā)揚(yáng)于麥克斯韋建立的經(jīng)典電磁場理論。20世紀(jì)，基于狹義相對論與量子力學(xué)，提出了量子場論。

量子場論統(tǒng)一了原有的粒子和場兩大概念。

量子場論認(rèn)為，場是比粒子更基本的物質(zhì)狀態(tài)。場具有基態(tài)和激發(fā)態(tài)，而粒子就是場的激發(fā)態(tài)。

就像平靜的水面，代表著一種場的基態(tài)，一旦受到外界其他能量的擾動就會激發(fā)出水花、水珠，這些水花、水珠就相當(dāng)于是粒子。

隨著20世紀(jì)物理學(xué)界的兩次革命，相對論與量子力學(xué)成為了整個物理學(xué)世界的兩大基石。相對論顛覆了舊有的絕對時空觀，統(tǒng)治了宏觀世界；量子力學(xué)顛覆了舊有的決定論，以概率論描述了微觀世界。

隨后在觀測微粒子的運(yùn)行時，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)粒子們似乎一直處于一種高速的運(yùn)動狀態(tài)。于是，將描述高速運(yùn)動狀態(tài)的狹義相對論與量子力學(xué)進(jìn)行了統(tǒng)一，這就是量子場論。

在量子場論的思想下，世界萬物皆源于場，整個世界就是由不同的場疊加形成的。這其中有三大基本場。一是實(shí)物粒子場，也叫費(fèi)米子場；二是媒介子場，也叫規(guī)范場；三是希格斯粒子場。

實(shí)物粒子場是描述構(gòu)成這個世界所有摸得著看得見的實(shí)物粒子，包括山川、湖海、大地皆源于這些粒子。

媒介子場是描述這個世界的四大基礎(chǔ)力是如何產(chǎn)生及作用的。這個場中的粒子包括：光子、膠子、W粒子、Z粒子以及還沒有發(fā)現(xiàn)的引力子，它們都叫規(guī)范粒子。

希格斯粒子場，它主要是解決一些原本沒有質(zhì)量的粒子，如何生成質(zhì)量的問題。簡單來說，這個場就好像一個泥潭。與它發(fā)生相互作用的粒子進(jìn)去之后，再出來就裹了一身泥，有了額外的質(zhì)量。

以貝塔衰變?yōu)槔瑘雠c粒子的相互轉(zhuǎn)變

上圖是量子場論的，中子發(fā)生貝塔衰變的示意圖。一條直線對應(yīng)一種基本粒子場的基態(tài)，而當(dāng)直線變得隆起，表明這個場受到了激發(fā)，生成了我們熟悉的粒子。

上圖就是，中子場由激發(fā)態(tài)退激變成基態(tài)，釋放的能量引起了質(zhì)子場、電子場和中微子場的激發(fā)，所以生成了一個質(zhì)子，一個電子和一個反中微子。

這就是量子場論描述的，基本粒子與場之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系。

根據(jù)量子場論，還能解釋正反粒子如何湮滅，然后生成一個能量光子。而且如果我們把時間退回到宇宙大爆炸發(fā)生時不久，在溫度大于10的15次方開爾文的時候，光子可以轉(zhuǎn)換為質(zhì)子和中子，以及各種粒子。

這就是宇宙之初，能量向物質(zhì)的轉(zhuǎn)換。

量子場論揭示的真空秘密。

真空，一般被描述成為沒有任何實(shí)物粒子的理想空間，是一種純凈的空間狀態(tài)。

所以說，在人們傳統(tǒng)的認(rèn)知中，真空代表著一無所有。但隨著大量的理論以及實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)，越來越多的科學(xué)家逐漸意識到真空也有一定的物理結(jié)構(gòu)，是一種物理實(shí)在。

這其中最出名的就是“狄拉克之海”。狄拉克認(rèn)為真空是由負(fù)能量的電子，均勻地堆積出來的一個空間。而現(xiàn)在量子場論在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了更深一步的延展，認(rèn)為真空就是各種場處于基態(tài)的一種狀態(tài)。

這意味著什么？基態(tài)，代表的是一種能量的最低狀態(tài)。能量的最低狀態(tài)，并不意味著沒有能量。所以說，廣袤的真空海，里面蘊(yùn)藏著大量的能量，只是這種能量我們?nèi)祟悷o法運(yùn)用而已。如果把這種能量與熵的概念結(jié)合起來，可以理解為，真空里堆積著大量高熵能量。

而且這種能量已經(jīng)被驗(yàn)證“卡西米爾力”的實(shí)驗(yàn)所證明。

在真空中，如果兩個金屬板的面積為1cm^2、相距為1μm，那么它們之間相互吸引的卡西米爾力約為10^?7N。

但理論與現(xiàn)實(shí)還是有不可逾越的差距。因?yàn)榘戳孔訄稣摴浪悖婵漳芰棵芏染垢哌_(dá)2×10103J/cm^3，而目前天文觀測發(fā)現(xiàn)的真空能量密度僅為2×10?17J /cm^3，這差了120個數(shù)量級，即10的120次方。

這個巨大的誤差，在物理學(xué)界目前沒有一個被公認(rèn)的回答。但真空具有能量，已經(jīng)得到了公認(rèn)，而宇宙中的所有粒子都在不停地與真空進(jìn)行著能量交換。

總結(jié)

場就像是大海，孕育著無數(shù)的“粒子水珠”，這些水珠在大海面上不停地生成又不停地溟滅。只有當(dāng)這些生成出來的粒子，由于其他原因，相互結(jié)合在一起，才能形成我們現(xiàn)在可以看到的，宏觀世界里的實(shí)在物質(zhì)。

這就是量子場論，給出的場與粒子之間關(guān)系的解釋。