添加星号，避免错过每日推送通知！请参阅文章末尾的 gif 了解说明
开幕致辞
分析哲学是20世纪哲学的一个重要分支，它把语言研究置于哲学的中心地位。分析哲学的代表人物维特根斯坦指出，哲学的失败是日常语言使用不当的结果。这种错误不在于论证的命题及其逻辑关系，而在于论证所使用的语言。在物理学中，语言的使用也同样重要。
在科学研究中，科学家创造专有名词来命名新的自然现象或新的科学概念。好的名字可以帮助人们理解词语的含义。复杂的现象和困难的概念会因为直观易懂的名字而被人们记住。一些科学术语令人着迷，激起人们的好奇心和探索欲望。如果名字不好，人们可能会误解或灰心丧气。
创造专有名词时，一个原则是揭示事物的本质或指出其最重要的特征。当新事物首次出现时，科学家根据当时的理解为其命名。然而，随着科学的不断发展，在某些情况下，最初的理解可能不正确，使用的名词容易产生误解。但既然名词已被广泛使用，就不容易改变。这种情况在科学史上很常见。
现代科学发源于西方，科学术语大多最早出现在西方语言中。翻译成中文时，准确、通顺很重要。翻译方法只有两种：意译和音译。中文中的科学术语大多采用意译。举几个物理学中的例子，电子（）的字面意思是带电粒子，更准确的说是带单位负电荷的基本粒子；中子（）是原子核中电中性的粒子；质子（）的意思是集中了原子核大部分质量的粒子，但实际上，原子核中中子和质子的质量非常接近。
音译名词意义不太直观，但有个好处，就是可以避免不必要的字面解释。有些概念蕴含复杂含义，难以用简单的词语概括，音译更为有效。例如夸克（quark）是英文单词Quark的音译。夸克是组成核子（即中子和质子）的基本粒子。夸克英文原意是海鸥的叫声。物理学家盖尔曼从文学作品中得到灵感，为其命名。按照直译的方式，有些中国物理学家称夸克为“层”，在台湾也有人将其译为“缺陷”，但这些译名并未得到广泛使用。
笔者将对物理学中一些重要的术语进行“择词择句”，仔细研究其含义，探究其背后深刻的物理意义。仔细思考，辨别清楚。有些术语命名得特别恰当，准确地反映了事物的本质或特征。有些术语由于历史原因，已经偏离了本质，容易被误解。本文首先讨论几个与力、场有关的术语。
- 作者
作者：陈少豪（美国麻省理工学院）
力学不一定与力有关
力学是物理学中最重要的分支学科，随着物理学的发展，力学的内容也在不断更新变化，现代物理学中，有些被称为力学的学科其实与力无关。
该词源于希腊文，原意为与机械或机器有关的东西，后来含义逐渐演变为研究物体机械运动的本质，派生词为机制。
17世纪，牛顿提出了著名的运动三大定律，以牛顿三大定律为基础的力学后来被称为经典力学（）。值得注意的是，牛顿在其名著《自然哲学的数学原理》中几乎没有使用过这个词。
经典力学主要研究力、动量、能量以及物体间的关系。例如，牛顿第二定律指出，物体所受的外力等于其惯性质量与加速度的乘积。在经典力学中，力是核心概念，物体所受的力是决定其运动的主要因素，因此将其转化为力学是合理的。
18 世纪，数学家们发展了分析力学（），它以更基本的数学形式重新描述了经典力学。牛顿定律以等效的数学形式表达——拉格朗日方程和汉密尔顿方程。在分析力学中，力不再是一个重要的概念，中心物理量是能量（）。
20世纪，量子力学问世后，力的概念被彻底抛弃，量子力学里根本没有经典力学里的力，而是保留了质量、能量、动量等概念。
英文中的“Force”一词与“力”一词在含义上并无直接联系，而现代物理学中许多以力命名的学科中力的概念也已经消失。那么问题来了留学之路，还应该译成“力学”吗？
由于该词义经历了多次历史变化，要找到一个能准确表达其全部含义的中文词并不容易，使用人们习惯的“力学”一词是一个不错的选择。
我们再看一个例子，它是经典力学的一个分支，指研究运动的原因，特别是运动和力之间的关系。中文翻译为。在很多现代英文文献和教科书中，这个词已经被另一个词取代了。它研究物理系统随时间的变化及其背后的原因。在中文文献中，它仍然被译为。例如，电动力学，即研究电磁场随时间变化的规律的学科，就被译为电动力学。在现代物理学中，物理系统演变的原因与力没有直接的关系，因此笔者认为，是否应该译为物理学家之类的单词，值得探讨。
引力不是一种力
不仅量子力学与力无关，20世纪物理学的另一大成就——广义相对论也指出引力不是力。在物理学史上，引力（或）的含义经历了数次演变。
该词源于拉丁语的重量（ ），原意是指地球上物体的引力。后来，牛顿发现，地球上物体的引力和宇宙中天体之间的相互吸引是同一种力，他把这种力称为万有引力（ ）。
牛顿万有引力定律取得了巨大的成功，从地球上万物的运动，到宇宙中天体的运动，都可以用万有引力定律得到很好的解释和计算。但是，牛顿并没有解释引力是如何产生的，为什么引力是一种长程力，即为什么两个不接触的物体之间会存在力？
20世纪初，爱因斯坦提出了新的引力理论——广义相对论。广义相对论把引力描述为时空的几何曲率，把时空的曲率和其中物质的质量、能量联系起来。所谓引力，并不是一个物体对另一个遥远的物体产生神秘的长距离作用，而是指这个物体的质量造成了时空的曲率，而另一个物体只是在弯曲的时空中沿着最短的路线运行。在平坦的空间里，两点之间的最短路线是直线，在弯曲的空间里，两点之间的最短路线是弯曲的。看上去好像有一种引力（力）使物体的运动方向发生偏转，但实际上引力不是一种力，而是一种使时空曲率改变物体运动轨迹的效应。
我们举一个熟悉的例子——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于地球，使地球以椭圆轨道绕太阳公转。然而，广义相对论提出了一种全新的解释：太阳巨大的质量导致其周围时空弯曲，地球在弯曲的时空中沿着最短的路线运动，即绕太阳公转的椭圆轨道。因此，产生作用于地球的力的并不是遥远的太阳。引力不是超距作用，而是时空弯曲的必然结果。由于引力不是力物理学家之类的单词，更准确的描述是“吸引作用”。引力是自然界四种基本相互作用之一。
图1：太阳巨大的质量导致其周围的时空发生弯曲，地球沿着弯曲时空中的最短路线即椭圆轨道绕太阳运行。
场是物质的本源
在现代物理学中，力不再处于中心地位，场成为最重要的概念。
第一个提出“场”这个概念的物理学家是法拉第。160多年前，在剑桥大学物理系的演讲厅里，法拉第向公众展示了磁铁周围的磁力线，首次提出了磁场的概念。法拉第使用“场”这个词，是因为他想到了当时农场里的田野。场的英文单词是“Field”。物理学中的场是指空间中每一个坐标点都有一个物理量的值，就像在田地里每一个小坑里播下种子一样。场这个词非常形象，一直被物理学家沿用至今。
19世纪末，麦克斯韦提出了描述电磁场的统一理论，将电和磁紧密联系在一起。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形式在空间传播，从而预言了电磁波的存在。电磁波被赫兹的实验证实。从此，物理学家们确信电磁场是真实存在的，场的概念成为现代物理学的范式。
20世纪初，爱因斯坦创立广义相对论，揭示了时间、空间与引力之间的内在联系，将引力场解释为时空本身的曲率，并预言了引力波的存在。引力波是指时空曲率中的涟漪，以波的形式从引力源向外传播。一百年后，LIGO天文台证实了宇宙中引力波的存在。
20世纪中后期，物理学家从量子力学发展出了量子场论。量子场论认为每一个基本粒子（ ）都对应一个量子场（ Field ），基本粒子是由量子场的激发产生的。换言之，一切物质和相互作用（引力除外）都源于量子场。量子场是量子化的，能量是碎片化的。能量的最小单位称为量子（ ），就是实验室中观察到的基本粒子。例如，传播电磁相互作用的光子（ ）是电磁场的一个量子，电磁场被激发产生光子。同样，传播强相互作用的胶子（ Gluon ）是胶子场的一个量子。不仅限于传播相互作用的基本粒子，所有构成物质的基本粒子也都是由量子场的激发产生的。例如电子场（Field）受激发产生电子，夸克场（Quark Field）受激发产生夸克，等等。
真空并不是真的空
最后，我们来看一个名词本身不能反映物理事实的例子——真空。
真空（）是指没有任何物质存在的空间状态。但根据量子场论，场的存在排除了绝对真空。即使将空间中所有物质除去，量子场仍然存在。由于量子场存在涨落，空间中仍然会存在微小的能量，能量与物质是等价的，所以自然界中不存在绝对真空。真空态应该看作是物质的基态，即能量最低的状态，但能量不为零。
关于作者
陈少豪拥有清华大学物理学学士和原子分子物理学博士学位，曾任美国科罗拉多大学博尔德分校博士后研究员，并先后在路易斯安那州立大学和波士顿大学工作，现就职于麻省理工学院，从事高性能计算研究。
本文由科普中国星空计划资助
出品：中国科协科普部
出品：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
