們不願意或不能夠描述物質的分立結構的情況下暫時作這樣的假定,在這種情況下,物質的微小部分(體積元)同樣可以當作質點來處理;至少我們可以在只考運動而不考慮此刻不可能或者沒有必要歸之於運動的那些事件(例如溫度變化、化學過程)的範圍內照這樣來處理。空間和時間的第二個作用是當作一種“慣性系”。在可以設想的所有參考系中,慣性系被認為具有這樣的好處,就是慣性定律對於慣性系是有效的。
這裡,主要之點是:人們曾設想,不依賴於主觀認識的“物理實在”是由空時(為一方)以及與空時作相對運動的永遠存在的質點(為另一方)所構成(至少在原則上是這樣)。這個關於空時獨立存在的觀點,可以用這種斷然的說法來表達,如果物質消失了,空時本身(作為表演物理事件的一種舞臺)仍將依然存在。
理論的發展打破了這種觀點。這個發展最初似乎與空時問題毫下相干。這個發展就是再現了場的概念以及最後在原則上要用這個概念來取代粒子(質點)觀念的趨勢。在經典的體制中,場的概念是在物質被看作連續體的情況中作為一種輔助性的概念而出來的。命名如,在考慮固體的熱傳導時,物體的狀態是由物體每一點在每一個確定時刻的溫度來描述的。在數學方法上,這就是意味著將溫度T表示為溫度場,亦即表示為空間座標的時間t的一個數學表示式(或函式)。熱傳導定律被表述為一種區域性關係(微分方程),基中包括熱傳導的所有特殊情況。這裡,溫度就是場的概念的一個簡單的例子。這是一個量(或量的複合),是座標和時間的函式。另一個例子就是對液體運動的描述。在每一個點上每一時刻都有一個速度,其值即由該速度對於一個座標系的軸的三個“分量”來加以描述(向量)。這裡,在每一個點的速度的各個分量(場分量)也是座標(x;y;z)和時間(t)的函式。
上面所提到的場的特性是它們只存在於有質之中;它們僅僅用來描述這種物質的狀態。按照場概念的歷史發展看來,沒有物質的地方就不可能有場存在。但是,在十九世紀的頭二十五年中,人們證明,如果把光看作一種波動場——與彈性韌體的機械振動場完全相似,那麼光計程車涉和運動現象就能夠解釋得極為清楚。因此人們就感到有必要引進一種在沒有有質物質的情況下也能存在於“一無所有的空間”中的場。
這一情況產生了一個自相矛盾的局面。因為,按照其起源,場概念似乎僅限於描述有質全內部的狀態。由於人們確信每一種場都應看作此場概念只應限於描述有質體內部的狀態這一點就顯得更加確切了。因此人們感到不得不假定,甚至在一向被認為是一無所有的空間中也到處存在著某種形式的物質,這種物質稱為“以太”。
將場概念從場必須有一個機械載體與之相聯絡的假定中解放出來,這在物理思想發展中是在心理方面最令人感到興趣的事件之一。十九世紀下半葉,從法拉第和麥克斯韋的研究成果中越來越清楚地看到,用場描述電磁過程大大勝過了以質點的力學概念為基礎的處理方法。由於在電動力學中引進場的概念,麥克斯韋成功地預言了電磁波的存在,由於電磁波與光波在傳播速度方面是相等的,它們在本質上的同一性也是無可懷疑的了。因此、光學在原則上就成為電動力學的一部分,這個巨大成就的一個心理效果是,與經典物理學的機械唯物論體制相對立的場概念逐漸贏得了更大的獨立性。
但是最初人們還是認為理所當然地必須把電磁場解釋為以大的狀態,並且極力設法把這種狀態解釋為機械性的狀態。由於這種努力總是遭到失敗,科學界才逐漸接受了放棄此種機械解釋的主張。然而人們仍然確信電磁場必然是以大的狀態,十九世紀和二十世紀之交,情況就是這樣。
以太學說帶來了一個問題:相對於有質體而言,以大的行為從力學觀點看來是怎樣的呢?以太參與物體的運動呢、還是以太各個部分彼此相對地保持靜止狀態呢?為了解決這個問題,人們曾經做了許多巧妙的實驗,這方面應提到下列兩個重要事實:由於地球週年運動而產生的恆星的“光行差”和“多普勒效應”——即恆星相對運動對其發射到地球上的光的頻率上的影響、(對已知的發射頻率而言)。對於所有這些事實和實驗的結果,除了邁克耳孫上莫雷實驗以外,洛淪茲根據下述假定都作出瞭解釋。這個假定就是以太不參與有質體的運動,以太各個部分相互之間完全沒有相對運動。這樣,以大看來好象就體現一個絕對靜止的空間。但是洛倫茲的研究工作還取得了更多的成就。洛倫茲根據下述假定