這完全取決於您對知識的理解。
我們的引力和磁力理論使我們能夠描述系統的基本物理學,大概是從宇宙的大小到規模比原子核小近一百萬倍的事件。後一種現象由量子電動力學解釋,量子電動力學通常能使預測精確到小數點後10位。對於引力,我們可以準確地描述到黑洞表面的宇宙及其演化過程。
從實際的角度來看,我們幾乎完美地理解了這兩種力,並以我們目前的最佳測量能力來解釋。
靜止地放置在參考框架中的帶電粒子會產生一個如上圖所示的純電場。當您離中心越遠時,通過每個球面的電場線的數目不變,因此靜電力隨著球的表面積的倒數的減小而減小。如果空間是3維的,這就是靜電力與電荷間距離的關係,並解釋了平方反比定律。
這個電場從哪裡來?它來自電磁力,這是一種應用量子電動力學理論詳細解釋的量子現象。每個帶電粒子被虛擬光子云包圍,虛擬光子在其他帶電粒子之間交換以產生熟悉的靜電力。這是顯示僅在兩個電子之間交換的這些虛擬粒子之一(波浪線)交換的圖。
磁場是我們在參考系中觀察到的,電場以相對於我們的速度通過。這些電荷的運動稱為電流,只要電流的速度不為零,所有電流都會產生磁場。但是,磁場本質上並不是新磁場,只是在不同參考系中看到的熟悉的電場。在一定程度上,我們對「電磁」場的理解是完美的,因為它在量子力學中是堅實的基礎。
引力場非常不同。我們稱它們為「場」,因為這是牛頓物理學的遺留描述,在我們與太陽系和局部宇宙接觸的大多數事物中,它都能為我們提供很好的服務。但這不是思考引力的正確方法。儘管它在本質上類似於兩者,但它既不是場也不是力。
廣義相對論是我們描述引力最成功的理論,但這只是一種純粹的幾何理論,而不是看起來像量子電動力學的理論。相反,4維時空是描述引力和變形的「場」,因為粒子試圖以直線行進通過幾何體時會產生加速現象。同時,物質(和能量)也會產生這些幾何畸變。廣義相對論是關於世界線的幾何學的理論,而不是將引力嵌入其中的一些神話般的背景空間。廣義相對論的最大缺陷是,它不能準確地告訴我們物質是如何產生引力的。我們所知道的唯一另外一種描述力產生方式的理論稱為量子場論,其中量子電動力學最為成功。
引力沒有類似的理論,所以我們真的不知道物質是如何產生引力的。因為引力場稱為時空,所以我們必須想像的是一種描述時空「來源」的理論,換句話說,物質是如何產生時空的!
如果您要問一個關於我們知識的形上學的問題,那麼我們真的不了解最深層次的引力,例如為什麼存在引力?是量子場嗎?時空的本質是什麼?
就人類活動領域而言,我們對這兩個領域了解得足夠多,以至於我們永遠沒有比現在更好的理論來解決實際需求。
相關知識延伸閱讀
電磁場(electromagnetic field)是由帶電粒子的運動而產生的一種物理場。處於電磁場的帶電粒子會受到電磁場的作用力。電磁場與帶電粒子(電荷或電流)之間的相互作用可以用麥克斯韋方程組和洛倫茲力定律來描述。
圖解:感受到在玻璃下方的磁鐵所產生的強烈磁場,在玻璃上方的鐵磁流體,會顯示出正常場不穩定性。
電磁場可以被視為電場和磁場的連結。追根究底,電場是由電荷產生的,磁場是由移動的電荷(電流)產生的。對於耦合的電場和磁場,根據法拉第電磁感應定律,電場會隨著含時磁場而改變;又根據麥克斯韋-安培方程,磁場會隨著含時電場而改變。這樣,形成了傳播於空間的電磁波,又稱光波。無線電波或紅外線是較低頻率的電磁波;紫外光或X-射線是較高頻率的電磁波。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. astronomycafe-Dr. Odenwald'sGravity-translate
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