Co je elektromagnetická fyzika?

Elektromagnetická fyzika se snaží vysvětlit jak interakci elektricky nabitých částic, tak magnetické jevy. Zatímco původně se považovalo za oddělené, ukázalo se, že elektrická a magnetická pole jsou ve vzájemném vztahu. S výjimkou gravitačních účinků řídí elektromagnetická síla téměř všechny přirozené interakce pozorovatelné pouhým okem. To, zda elektromagnetická fyzika zásadně souvisí s jinými fyzikálními oblastmi, je předmětem probíhajícího výzkumu.

Britský fyzik James Clerk Maxwell v roce 1873 ukázal, že elektřina a magnetismus byly spojeny. Ukázal nejen to, jak nabité částice vzájemně reagují, ale také to, jak pohybující se náboje vytvářejí magnetická pole. Jeho hypotézy byly od té doby značně potvrzeny experimentem. Od té doby je elektromagnetická fyzika považována za jednu teorii; je ztělesněno sadou čtyř zákonů známých jako Maxwellovy rovnice.

V přírodě jsou čtyři základní síly - elektromagnetické, gravitační, silné jaderné a slabé jaderné síly. Každý platí na všechny vzdálenosti ve vesmíru, ale stejně jako ve všech vědních oborech má elektromagnetická síla rozsah, ve kterém dominuje. Na velmi velkých měřítcích, jako například u hvězd a galaxií, dominuje gravitace. Elektromagnetické interakce se stále vyskytují, ale jsou ohromeny gravitační silou; v jistém smyslu je elektromagnetická fyzika „utopena“.

V extrémně malých měřítcích, jako například uvnitř jádra jednoho atomu, dominuje silná jaderná síla. Je to síla zodpovědná za udržování protonů uvnitř jádra, i když je elektromagnetická síla má tendenci je tlačit. Toto ponechává přechodné měřítko, které je z velké části ovládáno elektromagnetickou fyzikou.

I když elektromagnetická síla interaguje s každou nabitou částicí samostatně, je kolektivně zodpovědná za větší interakce. Když se elektrony jednoho atomu mísí s elektrony jiného, ​​může se vytvořit molekula. Molekuly mohou být stabilnější než některé jednotlivé atomy. Kromě toho mohou molekuly vzájemně interagovat v procesu zásadně řízeném elektromagnetickou fyzikou. Tyto molekulární výměny jsou základem chemie.

Nedávný vývoj ve fyzice navrhl, že elektromagnetická síla může souviset s jinými základními silami. Slabá jaderná síla, která je zodpovědná za radioaktivní rozpad, se v každodenních podmínkách jeví jako velmi odlišná od elektromagnetické síly. Při extrémně vysokých teplotách se však zdá, že se dvě odlišné síly spojí dohromady v tzv. Elektroslabou sílu. Dále se zdá, že elektromagnetické a gravitační síly se v prostoru mění stejným způsobem. Možnost, že jsou spojeny všechny základní síly, kterou popularizoval britský fyzik Stephen Hawking a další, se nazývá Teorie všeho.