1樓:YorkYoung
我個人覺得你這個問題在電動力學的範圍裡都回答不了,必須在量子電動力學的強度上回答。
為什麼呢,因為你提到了物質,你要把電磁場當做一種物質來看待。
那麼什麼才能算作乙個物質,經典一級,你需要算這個區域的能量密度:
如果電場與磁場都為0,那麼這塊區域沒有能量密度,當然還有什麼動量密度,能流密度,動量流密度統統為0。
從經典一級看,這一塊區域和真空沒有區別。
但是我覺得,經典電動力學把有無能量作為電磁場這種物質存在與否的判據是否草率了一些?
或者說場強這個東西到底代表了場的什麼性質?
我認為是物質與場交換能量的平均強度的度量。
這個地方場強大,物質就容易從場中得到或失去能量,如果場也是物質,那麼這個強度可能由以下條件決定:
1.這個區域激發出的粒子數量;
2.激發出的粒子的平均能量;
3.粒子的自旋取向分布(如果一致,則產生偏振)
也就是說,有這麼一種可能,雖然這個區域存在大量物質,但它們很雜亂,於是平均來說,其他物質與場的能量交換為0。
這不排除有大量有能量交換的事例但正負相抵,於是平均起來為0。
好,科普時間完成,下面是為回答的完整性做工作了,就當聽個故事吧。
從量子場論的角度看,首先場強不能描述電磁場的所有性質,應該由電磁勢A來描述。
有個阿哈羅諾夫-玻姆效應講了這麼乙個故事,一塊通電螺線管中有強磁場,外面是真空。外面有兩束電子,相位一致從螺線管上下分別衍射,在螺線管背後出現了干涉條紋。
這說明雖然螺線管外場強為0,但是螺線管產生的電磁場還是對電子產生了作用,只是這個作用在經典一級是沒有的。
那麼電磁勢和電磁場代表的物質,光子,有什麼關係呢?
在量子一級,電磁勢不再看作函式,而是場算符,什麼意思呢,原來每一點測量得出乙個數,現在每個點代表乙個算符。
這個算符的作用是產生和湮滅光子。
於是我們有了這麼一些概念:
真空:不存在物質的狀態,物質場的基態。
粒子:物質場的激發狀態,能量高於真空。
產生算符:在某個態的基礎上增加乙個粒子,作用於真空,得到單粒子態。
湮滅算符:在某個態的基礎上減少乙個粒子,作用於單粒子態,得到真空。
場算符:產生算符與湮滅算符乘以基礎的波動模式(平面波)後的疊加整體。
場強:場算符在某個態下的期望值。
這麼看來場強為0,只是代表場算符在這個態下平均為0,至於這個態是不是真空,它並不關心。
2樓:馬晨
不一樣,電場為0一般梯度不為0,而乙個有大小的物體在電場中受力與電場梯度相關,所以這樣的物體在電場為0的點也能感受到由不為0的梯度產生的力。
從另一方面來說,如果是某個瞬間電場為0,往往相伴的磁場就不是0,這時甚至不能說此處沒有「物質」,因為電磁場能量是同時與電場和磁場有關的。
總而言之,不能一概而論。
補充一下吧,如果在乙個區域內電場處處為0且恒為0,那麼目前看來就和沒有電場是一樣的,也就是說沒有任何物理現象把沒有電場和合電場為0區分開。
說這麼羅嗦主要是因為A-B效應,這種效應指出就算乙個區域內磁場處處為0,只要磁矢勢不為0,一樣有可觀測的物理效應。這提醒我們:即使目前沒有找到電場類似的效應,也不能直接否認這種效應不存在。
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