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第4章 全能力场 (第2/8页)

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神星直径有950千米(590英里),而小的则如颗粒状的宇宙尘埃。小行星场在广阔的宇宙中呈分散状态,如果你进入太空,坐在某个小行星旁边,那你看见另一个小行星的概率微乎其微——小行星之间隔着好几公里,而不是像我们以为的呈迷宫状。不负责任地说,我怀疑电影里的小行星场是为了迎合衍生的那些电子游戏才被专门设计成那样的。

当飞船穿越小行星场,开启巡航模式时,真正的问题才开始出现。行星、彗星和类似的星体很容易被雷达检测到,因此飞船可以轻松躲避这些星体的撞击,但是太空中还有许多难以避免的危险物体。尘埃的撞击就非常危险,在高速状态下,就算是特别小的颗粒也可以撞毁几乎任何东西。另外,当宇宙飞船穿越气体云,甚至更危险的高能宇宙射线(太空中如洪水一样的带电粒子)的时候,碰撞会产生极其危险的射线。因此,飞船需要某种形式的保护,比如力场。

如果只是为了反弹带电粒子,用某种类似电磁屏蔽的手段就可以了,它也能在空间战斗中帮你抵挡一些武器伤害。但是,力场则类似于一种无形的汽车安全气囊,可以阻止各种迎面而来的物质。飞船需要被一些向外扩张的东西包围着,以阻止迎面飞来的物质离船体太近或损伤飞船。

力场的基本概念和电影里面的介绍不同,需要追溯到科幻小说的鼎盛时期。英国科学家迈克尔·法拉第早在19世纪早期就提出,磁可以被设想为看不见的力场。电线在磁场中移动,电线切割想象出来的磁力线,产生出电流。力场将其他基本力也包括其中,再加上法拉第的想法有了数学依据,使得场成为现代科学的基本概念。

场是事物——任何在时空中有数值的事物——的抽象图像。(理论上,你可以想象世界上有无数个场,只不过有些场在所有点的值都为0,哲学家闲来无事会以此为乐。)可以用海拔的概念来理解场。在地球上的任何一点,海拔都是一个数值,不同地方的海拔高度是不一样的。你可以想象场就是时空组成的一系列数值,在场中的不同地方,数字也不同。如果你把一个物体放在地球上“海拔场”很强的位置上(我们管它叫“高的地方”),同时这个位置周围都是弱的“海拔场”,那么在场的作用下,物体就会把势能转化为动能。在现实世界中,物体会沿着坡滚下来。场的概念基本上就是这样,我们更多的是利用场的概念进行计算。

在现代物理中,场的概念在解释自然界四力和基本粒子的本质及相互作用(所谓的“标准模型”)时无处不在。即便是大名鼎鼎的希格斯玻色子,也不过是延展时空中的另一种场——希格斯场——的展现。不经常接触物理学的人可能会认为场不如我们更熟悉的粒子和波更易理解,但这3个概念都可以用来描述所见的东西,它们都是科学家的模型。每种模型都适用于某些情况,在现代物理学所用到的数学工具中,场是一种较为有效的思考方式。

光可以被视为场概念的应用形式。光不是量子电动力学中描述的真正的粒子,不是我们在学校里学到的波,也不是光场中的一个扰动,尽管科学家现在常这么认为。光就是光,光在我们不能直接观察或描述的量子级别上运行。光打在镜子上,不像网球打在墙上,也不像海水拍打在岩石上。后面两种情况都涉及具象的物体,可以帮助我们描绘到底发生了什么,但这都不是光真正的样子。光也不是由场中的扰动导致,这不过是另一种能够产生可靠结果的数学模型。

粒子、波和场都是抽象的模型,科学家可以通过它们了解世界。科学家有时候使用波模型,有时候则使用粒子模型。从数学的角度看,场模型更普适,但也更难理解,特别是对那些非专业人士来说。每种方法都有各自的用途,没有一种方法能解释世界的所有问题。

科学家所说的“力场”和科幻

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