電磁理論とは

アインシュタインの特殊相対性理論は、磁力を電気力の副産物として説明しています。 したがって、これらの2つの力は、物理学者が電磁気学と呼ぶ、より基本的な力の異なる側面と見なすことができます。 電磁理論は、この力に関する質問に答えるために使用される相互接続された科学的主張のコレクションを説明しています。

物理学者はフィールドを抽象化として使用して、システムが周囲にどのように影響するかを記述します。 荷電オブジェクトの電界は、荷電粒子にかかる力を表します。 2つの電荷間の距離が大きくなると静電力が減少するため、電界はオブジェクトに近づくほど強くなります。 磁場も同様に定義されますが、移動する荷電粒子にかかる力を説明する点が異なります。

電磁理論の最も基本的な考え方は、「変化する電場が磁場を生成する」と「変化する磁場が磁場を生成する」です。これらの原理は、スコットランドの物理学者で数学者のジェームズ・クラーク・マクスウェルにちなんで名付けられたマクスウェルの方程式によって定量化されます19世紀の仕事は、物理学者が光をどのように構想したかを改革することにより、規律を確立しました。 Maxwellの方程式は、以前に知られている関係（クーロンの法則とBiot-Savartの法則）をフィールドの言語にキャストします。

荷電粒子は移動すると磁場を生成しますが、磁場は粒子の動きに垂直です。 さらに、この磁場が第2の移動電荷に与える影響は、磁場と第2の電荷の動きの両方に垂直です。 これらの2つの事実は、電磁気学の基本的な問題でさえ、複雑な3次元の推論を必要とします。 歴史的に、数学および科学におけるベクトルの開発は、電磁理論の使用を抽象化および単純化しようとする物理学者の仕事にその進歩の多くを負っています。

19世紀に、電磁理論は物理学者が光を理解する方法を変えました。 ニュートンは小体と呼ばれる粒子の観点から光を説明していましたが、マックスウェルは、それが電場と磁場の現れであり、お互いを宇宙に押し出したと主張しました。 この概念によれば、可視光、X線、レーダー、および他の多くの現象はすべて本質的に類似しており、それぞれ電界と磁界の組み合わせが異なる周波数で変化します。 科学者は、このようなすべての波の連続体を電磁スペクトルと呼びます。

電磁理論の成功により、20世紀にニュートン物理学の残りの部分が崩壊しました。 アインシュタインは、マックスウェルの理論が四次元時空の相互依存する異なる座標に空間と時間を必要とすることを認識しました。 さらに、アインシュタインの相対性理論は、空間が曲がり、ある観測者が測定した時間の経過が別の観測者が測定した時間の経過と異なることを示した。 これらの発見はすべて、ニュートンの運動理論と完全に矛盾していました。 したがって、電磁気学の研究は、物理学者が電気、磁気、光、空間、時間、重力を理解する方法を直接的または間接的に変えました。