Hvad er elektromagnetisk teori?
Einsteins teori om særlig relativitet beskriver magnetisme som biprodukt af elektrisk kraft. Derfor kan disse to kræfter betragtes som forskellige facetter af en mere grundlæggende kraft, som fysikere kalder elektromagnetisme. Elektromagnetisk teori beskriver en samling af sammenhængende videnskabelige påstande, der bruges til at besvare spørgsmål om denne styrke.
Fysikere bruger felter som abstraktioner for at beskrive, hvordan et system påvirker omgivelserne. Det elektriske felt for et ladet objekt repræsenterer den kraft, det vil udøve på en ladet partikel. Feltet er stærkere tættere på objektet, fordi elektrostatisk kraft aftager, når afstanden mellem to ladninger øges. Magnetiske felter er på lignende måde defineret, medmindre de beskriver kraften, der udøves på en bevægelig ladet partikel.
De mest basale ideer i elektromagnetisk teori er "et skiftende elektrisk felt genererer et magnetfelt" og "et skiftende magnetfelt genererer et magnetfelt." Disse principper kvantificeres af Maxwells ligninger, opkaldt efter James Clerk Maxwell, den skotske fysiker og matematiker, hvis arbejde i det 19. århundrede etablerede disciplinen ved at revolutionere, hvordan fysikere udtænkte lys. Maxwells ligninger kastede også tidligere kendte forhold - Coulombs lov og Biot-Savart-loven til feltets sprog.
En ladet partikel genererer et magnetfelt, når det bevæger sig, men magnetfeltet er vinkelret på bevægelsen af partiklen. Yderligere er effekten af dette magnetiske felt på en anden bevægelig ladning vinkelret på både feltet og bevægelsen af den anden ladning. Disse to kendsgerninger medfører endda grundlæggende problemer i elektromagnetisme at kræve kompleks, tredimensionel begrundelse. Historisk skylder udviklingen af vektorer i matematik og videnskab meget af dens fremskridt til arbejdet med fysikere, der prøver at abstrahere og forenkle brugen af elektromagnetisk teori.
I det 19. århundrede ændrede elektromagnetisk teori, hvordan fysikere forstod lys. Newton havde beskrevet lys i form af partikler kaldet corpuscles, men Maxwell hævdede, at det var manifestationen af elektriske og magnetiske felter, der skubbede hinanden gennem rummet. I henhold til denne opfattelse er synligt lys, røntgenstråler, radar og mange andre fænomener i sagens natur ens. Hver kombination af elektriske og magnetiske felter varierer med en anden frekvens. Forskere kalder kontinuummet for alle sådanne bølger det elektromagnetiske spektrum.
Succesen med elektromagnetisk teori førte til sammenbruddet af resten af Newtonian fysik i det 20. århundrede. Einstein indså, at Maxwells teori krævede plads og tid til at være indbyrdes afhængige, forskellige koordinater af en firdimensionel rumtid. Desuden viste Einsteins relativitetsteori, at rummet var krumt, og tidens gang målt af en observatør adskiller sig fra den, der blev målt af en anden. Disse opdagelser var alle grundigt uforenelige med Newtons bevægelsesteori. Undersøgelsen af elektromagnetisme har således direkte eller indirekte ændret, hvordan fysikere forstår elektricitet, magnetisme, lys, rum, tid og tyngdekraft.