電磁物理とは

電磁物理学では、荷電粒子と磁気現象の相互作用を説明しようとしています。 元々は分離されていると考えられていましたが、電界と磁界は関連していることが示されています。 重力の影響を除き、電磁力は肉眼で観察できるほぼすべての自然な相互作用を支配します。 電磁物理学が物理学の他の分野に根本的に関連しているかどうかは、進行中の研究のトピックです。

イギリスの物理学者ジェームズ・クラーク・マックスウェルは、1873年に電気と磁気が結びついていることを示しました。 彼は、荷電粒子が互いにどのように相互作用するかだけでなく、移動する電荷がどのように磁場を作り出すかを示しました。 その後、彼の仮説は実験によって広範に確認されました。 それ以来、電磁物理学は単一の理論と考えられてきました。 これは、マクスウェルの方程式として知られる4つの法則のセットに組み込まれています。

自然界には4つの基本的な力があります。電磁力、重力、強い核力、弱い核力です。 それぞれが宇宙のすべての距離に適用されますが、すべての科学分野と同様に、電磁力はそれが支配する範囲を持っています。 星や銀河などの非常に大きなスケールでは、重力が支配的です。 電磁相互作用は依然として発生しますが、重力に圧倒されます。 ある意味で、電磁物理学は「“れています」。

単一原子の核内など、非常に小さなスケールでは、強い核力が支配的です。 それは、電磁力が陽子を引き離しがちであるにもかかわらず、陽子を核内に保持する力です。 これにより、電磁物理学が大部分を占める中間スケールが残ります。

電磁力は各荷電粒子と個別に相互作用しますが、より大きな相互作用は集合的に発生します。 ある原子の電子が別の原子の電子と混ざると、分子が形成されます。 分子は、個々の原子よりも安定している場合があります。 さらに、分子は、電磁物理学によって基本的に支配されるプロセスで互いに相互作用できます。 これらの分子交換は化学の基礎です。

物理学における最近の発展は、電磁力が他の基本的な力に関連している可能性があることを示唆しています。 放射性崩壊の原因となる弱い核力は、日常の状況における電磁力とは非常に異なっているようです。 ただし、非常に高い温度では、2つの異なる力が電弱力と呼ばれるものに融合するようです。 さらに、電磁力と重力も空間内で同じように変化するようです。 すべての基本的な力が関係している可能性は、イギリスの物理学者スティーブン・ホーキングなどによって広められており、すべての理論と呼ばれています。