向物理学家们提问

问：我印象中引力应该是一个场。为什么它可以既是场又是波？
——由来自澳大利亚的 Eamon 提交

答：波只是场的一种特定行为，也就是它在时空中的位置按一定方式进行改变。但场能做到的并不仅仅是波，它还可以不随时间变化或者不像波那样进行变化。由于光速的限制和能量守恒，任何物理场都必须能传播。关于这方面的概念在本站的引力波部分有很好的描述。

从数学上讲，场是特定于时空中某个位置的一个数值(或者是一个数值集)。而从物理上讲，我们感兴趣的基本场所产生的数值可以用来回答类似于这样的问题：“如果我在这里放置一个小电荷，它将受到多大的哪个方向的推力？”(这个电荷必须非常小，这样它自己的场才不至于打乱你所有测量的场。)举个例子，如果问题是“依赖于我何时将小电荷放置在何处，它将受到多大的推力(单位电荷)？”，那答案是电场。而如果你将问题中的“电荷”换成“质量”，那答案将是引力场。

实际上，后一个问题对应的是牛顿的重力理论。而爱因斯坦的相对论在概念上是不同的，因为推力的大小和方向在不同的观测者看来可能都是不一样的。但从数学上讲你仍然可以用场来进行描述，将它和时空结构联系起来。这个场必须允许波的存在，这意味着它在时空中必然有可能存在波。而这也就是 Einstein@Home 正试图寻找的引力波。

那么波和其它场的行为间有什么不同呢？比较明显的是它们是可以“波动”的：依赖于时间和位置，数值上上下下地发生变化。而另外不那么明显的是这意味着波可以传输能量(还有信息以及其它事物)，即便是在真空中(没有质量、电荷等等)。它们是宇宙间相距遥远的部分可以互相联系到一起的原因，这也就是为什么它们在天文学上如此重要的原因。