Hva er elektromagnetisk fysikk?

Elektromagnetisk fysikk søker å forklare både samspillet mellom elektrisk ladede partikler og magnetiske fenomener. Selv om det opprinnelig ble antatt å være separate, har elektriske og magnetiske felt vist seg å være relatert. Med unntak av gravitasjonseffekter styrer den elektromagnetiske kraften nesten alle naturlige interaksjoner som kan sees med det blotte øye. Hvorvidt elektromagnetisk fysikk er fundamentalt relatert til andre fysikkfelt, er et tema for pågående forskning.

Den britiske fysikeren James Clerk Maxwell viste i 1873 at elektrisitet og magnetisme var knyttet sammen. Han demonstrerte ikke bare hvordan ladede partikler interagerer med hverandre, men også hvordan bevegelige ladninger skaper magnetiske felt. Hans hypoteser er siden blitt omfattende bekreftet ved eksperiment. Siden den gang har elektromagnetisk fysikk blitt tenkt på som en enkelt teori; det er nedfelt i et sett med fire lover kjent som Maxwells ligninger.

Det er fire grunnleggende krefter i naturen - de elektromagnetiske, tyngdekraften, sterke kjernefysiske og svake atomkreftene. Hver gjelder over alle avstander i rommet, men som alle vitenskapsfelt har den elektromagnetiske kraften et område hvor den dominerer. På veldig store skalaer, som med stjerner og galakser, dominerer tyngdekraften. Elektromagnetiske interaksjoner forekommer fortsatt, men de er overveldet av tyngdekraften; på en måte blir elektromagnetisk fysikk "druknet."

Ved ekstremt små skalaer, som innenfor kjernen i et enkelt atom, dominerer den sterke kjernekraften. Det er den styrken som er ansvarlig for å holde protoner inne i kjernen, selv om den elektromagnetiske kraften har en tendens til å skyve dem fra hverandre. Dette etterlater en mellomliggende skala som i stor grad domineres av elektromagnetisk fysikk.

Selv om den elektromagnetiske kraften samvirker med hver ladde partikkel individuelt, er den samlet ansvarlig for større interaksjoner. Når elektroner fra ett atom blander seg med elektronene til et annet, kan det dannes et molekyl. Molekyler kan være mer stabile enn noen individuelle atomer. Videre kan molekyler samvirke med hverandre i en prosess som er fundamentalt styrt av elektromagnetisk fysikk. Disse molekylære utvekslingene er grunnlaget for kjemi.

Nyere utvikling innen fysikk har antydet at den elektromagnetiske kraften kan være relatert til de andre grunnleggende kreftene. Den svake atomkraften, som er ansvarlig for radioaktivt forfall, ser ut til å være veldig forskjellig fra den elektromagnetiske kraften i hverdagslige omstendigheter. Ved ekstremt høye temperaturer ser det imidlertid ut til at de to distinkte kreftene smelter sammen i det som kalles elektrokekraften. Videre ser de elektromagnetiske og gravitasjonskreftene ut til å variere i rommet på samme måte. Muligheten for at alle de grunnleggende kreftene er relatert, som har blitt popularisert av den britiske fysikeren Stephen Hawking og andre, kalles Theory of Everything.