從馬克士威建立方程組已經超過150年。講述電磁學的書籍、課程汗牛充棟。基於相對論的書也不少。然而多半是以愛因斯坦狹義相對論的時空講述。即使說是以閔考斯基空間論述也多半直接以閔考斯基度量運算。很少闡述在四維空間到底怎麼回事。

電磁場可以有各種複雜的組態。要理解電磁場的觀念得從最簡單的組態著手。最簡單的組態是單一的電荷。在四維空間中，電荷是四維物體。四維路徑是是一條線。進一步要求電荷的四維路徑必須是直線，並且作為參考系。參考系為直線在相對論中是慣性參考系。在三維空間的理解中，這樣的電荷稱為靜電荷。

在電荷的四維路徑上任何一點都有一個垂直三維空間。依據馬克士威方程組，電磁場向量所指的方向在這垂直的三維空間中。也就是說，沒有時間分量。整個電磁場的本質是三維空間場。時間分量只有在參考系與電荷的四維路徑有夾角才會出現。與真實四維動量相比。電荷的真實四維動量沒有空間分量。四維動量的空間分量也是只有在參考系與電荷的四維路徑有夾角才會出現。從這裡可以看出，一切安排均以四維路徑為準，與時間空間差異無關。時間空間的分別是人類才有的。

如何理解單一電荷的電磁場呢？在電荷四維路徑上一點的垂直三維空間中，電荷可以看成一個很小的圓球。圓球內沒有電磁場。以圓球的球心為中心，可以畫出無限多層層包裹的同心球。同心球上的電場的強度與電荷量成正比，與球半徑平方成反比。

  E=(ρ/ε₀)/4πr²

球面上每一點的電場方向與球面垂直。如果電荷是正值，方向向外；如果是負值，方向向內。然而電荷的正負並不是宇宙的本質，而是人類設定的。如果人類將電子的電荷設定為正，電場的方向就與現行的方向相反。並不會影響規律的本質。真正的規律是電荷之間同性相斥、異性相吸。也就是說，電場的方向具有的是數學意義；電荷之間力的方向才具有物理意義。

通過曲面的電場量稱為電通量(electric flux)。由於球面是4πr²。每一個同心球的電通量相等。依據高斯定律，所有包住電荷的封閉曲面上的電通量都相等。所有沒有包住電荷的封閉曲面上的電通量為0。其中正電荷稱為源(source)；負電荷稱為壑(sink)。源與壑蘊涵電場發自源流入壑的涵義。實際上源與壑只是前述人類設定電場方向後的結果，並不是電荷的本質。

同樣由於球面的電場量的數值都相等，都與球面垂直，都向外或都向內，整個電場對於任何穿過電荷的軸旋轉對稱(rotation symmetry)；對於電荷所在的點鏡像對稱(mirror symmetry)。這些對稱都是三維空間中的對稱。在四維空間中，整個四維電場呈球柱形，沿電荷的四維路徑平移對稱(translation symmetry)。

由電場的觀念可以逆推出電勢場(electric potential field)的觀念。電勢場的定義是負梯度(gradient)為電場。這樣定義的電勢場是純量場。在單一靜電荷的組態，電勢場是Φ=-(ρ/ε₀)/4πr+C，其中C是任何常數，以至於電勢場只有兩點之間的相對差值固定。

如何理解電勢場呢？很顯然電勢場也在三維空間旋轉對稱與鏡像對稱，對電荷的四維路徑平移對稱。

與四維物體相比較。四維物體有積質量與最大積質量原理。最大積質量原理是優化原理。物體的四維路徑是經過優化的路徑。從積質量對四維路徑的變化率與方向推導出真實四維動量。

四維電勢場可以對照四維物體。電荷垂直三維空間的電勢場對照物體時間軸的四維路徑。電勢場任何兩點的差值固定，與積質量的觀念一致。場的梯度指向最大變化的方向，本質上是一種優化。沿著梯度的三維路徑是經過優化的路徑。對照最大積質量原理優化物體的四維路徑。在梯度路徑上的變化率與方向推導出電場又與四維動量的推導類似。不同的是電場的層次是力，不是動量。電場施力於另一個電荷改變電荷的四維動量卻本身不變；電荷動量因受力而改變。這是由三維空間的場施力改變沿時間軸的四維動量。

場是波類的觀念；物體是粒子類的觀念。從上述比較可以看出，場的觀念偏重在空間；粒子的觀念偏重在時間。時間與空間的劃分，表面上是人類的觀察，實際上是光。這又蘊含什麼意義呢？