Champ (physique)

En physique, un champ est la donnée, pour chaque point de l'espace-temps, de la valeur d'une grandeur physique. Cette grandeur physique peut être scalaire (température, pression…), vectorielle (vitesse des particules d'un fluide, force gravitationnelle, électrique ou magnétique, …) ou tensorielle (comme le tenseur de Ricci en relativité générale). Des exemples de champs que l'on peut rencontrer dans la vie quotidienne sont la carte des températures et la carte des vents sur un bulletin météorologique. La première est un champ scalaire à deux dimensions : la température atmosphérique prend, en chaque point, une valeur particulière, qui est représentée soit par des courbes de niveau reliant les points d'égale valeur de champ, soit en coloriant les zones de la carte avec des couleurs qui dépendent de la valeur du champ (comme dans la figure ci-contre). La deuxième est un exemple de champ vectoriel, la carte indiquant la vitesse et la direction du vent en chaque point. En physique classique, les champs sont des champs de nombres (réels ou complexes) qui sont plus particulièrement adaptés à l'étude des milieux continus (mécanique des milieux continus, mécanique des fluides) ainsi qu'à celle des phénomènes électromagnétiques. En mécanique quantique, la théorie quantique des champs introduit la notion de champ d'opérateurs.