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开篇辞           

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20世纪玄学的垂死分支——分析玄学，把对谈话的商议置于玄学的中心性位。分析玄学的代表东谈主物维特根斯坦指出，玄学是失实地使用日常谭话的截止。这种失实并不在论证的命题十分逻辑关系上，而是在论证所使用的谈话上。在物理学中，对谈话的使用相通垂死。

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在科学商议中，科学家每次发现新的当然气候或建议新的科学见地，都会创造独到名词来定名。定名好了，可让东谈主“牵强附会”，匡助意会。复杂的气候、深重的见地会因为直不雅易懂的名字而让东谈主难忘。有些科学名词别有洞天，激起东谈主们的羡慕心和探索欲。若是定名不好，会让东谈主或产生污蔑，或望文却步。

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在创造独到名词时，一个原则是要揭示事物的骨子或指出其最垂死的特质。新滋事物刚出现的时候，科学家左证其时的意会而定名之。然则，跟着科学的不停发展，在有些情况下，领先的意会不一定正确，所用的名词容易形成曲解。但由于该名词依然被东谈主们平淡使用，要悛改来就回绝易了。这种情况在科学史表层见错出。

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当代科学发源于西方，科学名词大多起始以西文的口头出现。翻译成中语时，作念到信雅达很垂死。翻译的步伐无非两种：意译和音译。中语的科学名词多量采用意译。举几个物理学的例子，电子（Electron），字面上的兴致是带电的粒子，准确地说是带有单元负电荷的基本粒子。中子（Neutron）是原子核内部一种电中性的粒子。质子（Proton）的词义是连合了原子核大部分质地的粒子，但履行上，原子核内部中子与质子的质地很接近。

音译的名词，词义不够直不雅，却有个自制，可以幸免无谓要的牵强附会。有些见地包含复杂的兴致，很难用一个轻便的词来详细，采用音译反而成果更佳。举例，夸克是英文Quark的音译。夸克是组成核子（即中子和质子）的基本粒子。夸克的英文本旨是一种海鸥的叫声，物理学家盖尔曼从文体作品中得到灵感而定名之。按意译的方式，有些中国物理学家称夸克为“层子”，在台湾亦曾翻译为“亏子”，但这些译名都莫得得到遍及使用。

笔者将对物理学中的一些垂死名词作一番“咬文嚼字”，细究其词义，斟酌背后长远的物理含义。慎想之，明辨之。有些名词起得额外好，精准地响应了事物的骨子或特质。有些名词，因历史原因而偏离了骨子，容易让东谈主产生曲解。本文起始斟酌与力和场关系的几许名词。

——作家

撰文 | 陈少豪（好意思国麻省理工学院）力学不一定与力相关

力学（Mechanics）是物理学中最垂死的分支。跟着物理学的发展，力学的内容不停更新变化。当代物理中，有些以力学为名的学科致使与力没什么关系。

Mechanics这个词源自希腊语，本意是指与机械或机器（Machine）相关的事物。其后其词义逐渐演变为探究物体机械畅通骨子的常识。繁衍的单词Mechanism则指机制、机理。

17世纪，牛顿建议驰名的三大定律，以牛顿三大定律为基础的力学被后世称为经典力学（Classical Mechanics）。值得肃肃的是，牛顿在其名著《当然玄学的数学旨趣》中险些莫得怎么用到Mechanics一词。

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经典力学主要商议物体的受力、动量、能量，以及它们之间关系。举例，牛顿第二定律如是说：物体所受到的外力等于其惯性质地与加快度的乘积。在经典力学内部，力是中枢见地，物体的受力是决定其畅通的主要身分，因此将Mechanics翻译为力学很合理。

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18世纪，数学家发展了分析力学（Analytical Mechanics），用更基础的数学口头重新描写了经典力学，牛顿定律被表述为等价的数学口头——拉格朗日方程、哈密顿方程。在分析力学中，力不再是垂死的见地，居中心性位的物理量是能量（Engergy）。

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20世纪，量子力学（Quantum Mechanics）问世后，更是透彻地废弃了力（Force）的见地。量子力学中完全莫得经典力学中的力，而是保留了质地、能量、动量等见地。

英文中的Mechanics一词与Force一词在词义上并无径直筹备，何况当代物理中好多以Mechanics为名的学科内部依然莫得了力的见地，那么问题来了，Mechanics是否还应该翻译成力学呢？

由于Mechanics的词义资历了许多历史演变，要找一个中语词准确地表述其总共含义，并非易事。沿用东谈主们俗例的“力学”这个词，不失为一种很好的聘用。

再来看一个例子，Kinetics是经典力学的一个分支，指商议畅通的启事、额外是畅通与力的关系的常识，中语翻译是能源学。在当代好多英文文件和教科书中，Kinetics这个词被另一个词Dynamics取代。Dynamics商议物理系统随时辰的变化，以十分背后的原因。在中语文件中，Dynamics仍翻译为能源学。举例，Electrodynamics，即电磁场随时辰变化的法例的常识，翻译为电能源学。在当代物理中，形成物理系统演化的原因与力莫得径直关系，因此作家合计，Dynamics是否应该翻译为能源学值得商榷。

引力不是力

不仅量子力学与力无关，20世纪物理学的另一项伟大确立广义相对论则指出：引力不是力（Gravity is not a force）。在物理学史上，引力（Gravitation或Gravity）的含义资历了数次演变。

Gravitation这个词发源于拉丁语的Gravitas，即分量（Weight）的兴致，其本意是指地球上物体的重力。其后，牛顿发现地球上物体的重力与天地天体之间的相互眩惑力是合并种力，称之为万有引力（Universal Gravitation）。

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牛顿的万有引力定律赢得了纷乱的顺利。从地球上万物的畅通，到天地天体的启动，都能被万有引力定律很好地解释和蓄意。然则，牛顿并莫得解释引力是怎么产生的，为什么引力是超距作用，即不来回的两个物体之间为什么会有劲的作用？

20世纪初，爱因斯坦建议了一个全新的引力表面——广义相对论。在广义相对论中，引力被描写为时空的几何曲率，将时空曲率与处于其中的物资的质地和能量筹备在一皆。所谓引力，并不是一个物体对另一个远方的物体产生了好意思妙的超距作用，而是这个物体的质地导致时空盘曲，而另一个物体只不外是沿着盘曲时空中距离最短的阶梯启动良友。在顺利的空间中，两点间距离最短的阶梯是直线。在盘曲的空间中，两点间距离最短的阶梯则是盘曲的。看起来像是有个眩惑力（Attracive Force）使得物体的畅通标的发生偏转，但履行上引力不是力，而是由时空盘曲导致物体畅通轨迹发生调动的一种效应。

举一个世界熟知的例子——地球围绕太阳公转。按照经典力学的解释：太阳产生的引力作用在地球上，导致地球围绕太阳公转，轨谈为卵形。然则，广义相对论建议了全新的解释：太阳的纷乱质地使得它周围的时空盘曲，地球沿着盘曲时空中距离最短的阶梯启动，这个阶梯恰是围绕着太阳的一个椭圆轨谈。因此，并不是远方的太阳产生了一个力作用地球上。引力不是超距作用，而是时空盘曲的一个势必截止。既然引力不是力，更准确的表述是“眩惑相互作用”。引力是当然界的四种基本相互作用之一。

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图1：太阳的纷乱质地使得它周围的时空盘曲，地球沿着盘曲时空中距离最短的阶梯启动，这个阶梯恰是围绕着太阳的一个椭圆轨谈。场是物资的根源

在当代物理中，力不再处于中心性位，场却成为最垂死的见地。

最早建议“场”这个见地的物理学家是法拉第。一百六十多年前，在剑桥大学物理系的讲明厅，法拉第向公众展示了磁铁周围的磁力线，初次建议了磁场的见地。法拉第用场（Field）这个词，是因为他其时意想了农场里的田野。田野的英文单词是Field。物理学中的场是指空间中的每个坐标点都有一个物理量的数值，就像在田野的每个小土坑里播下种子。场这个词很形象，被物理学家一直沿用于今。

19世纪末，麦克斯韦建议了长入描写电磁场（Electromagnetic Field）的表面，把电与磁缜密筹备在一皆。变化的磁场产生电场， 变化的电场产生磁场，电磁场的能量以波的口头在空间传播，从而预言了电磁波的存在。电磁波被赫兹的实考确认。从此以后，物理学家校服电磁场是简直的存在，场的见地成为总共这个词当代物理的范式。

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20世纪初，爱因斯坦设立广义相对论，揭示了时辰、空间和引力的内在筹备，将引力场评释为时空自身的盘曲，并预言了引力波的存在。引力波是指时空盘曲的飘荡，通过波的口头从引力源向别传播。一百年后，LIGO不雅测站确认了天地中存在引力波。

20世纪中后期，物理学家们从量子力学发展出量子场论。量子场论合计，每种基本粒子（Elementary particle）都对应着一种量子场（Quantum Field），基本粒子是量子场受到引发而产生的。也即是说，一切物资和相互作用（引力之外）都发源于量子场。量子场是量子化的，能量是一份一份的。最小的一份能量单元，称为量子（Quanta），恰是在实验室中被不雅测到的基本粒子。举例，传播电磁相互作用的光子（Photon）是电磁场的量子，电磁场受到引发而产生光子。近似地，传播强相互作用的胶子（Gluon）是胶子场的量子。不限于传播相互作用的基本粒子，总共组成物资的基本粒子亦然量子场受到引发产生的。举例，电子场（Electron Field）受到引发产生电子，夸克场（Quark Field）受到引发产生夸克，等等。

真空并非确切空最其后看一个名词自身不可响应物理事实的例子——真空。真空（Vacuum）是指一种不存在职何物资的空间景象。然则，左证量子场论，场的存在摒除了皆备真空。即使空间中的总共物资都移除了，仍有量子场存在。因为量子场有涨落，空间中仍然存在微弱能量，能量和物资是等价的，因而当然界中不存在皆备真空。真空态应视为物资的基态，即能量最低的景象，但能量不为零。作家简介

陈少豪，清华大学物理学学士，清华大学原子分子物理博士，曾为好意思国科罗拉多大学博尔德分校博士后商议员，先后在路易斯安那州立大学、波士顿大学任职，咫尺履新于麻省理工学院，从事高性能蓄意责任。

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出品：中国科协科普部

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