Hva er elektromagnetisk teori?
Einsteins teori om spesiell relativitet beskriver magnetisme som biprodukt av elektrisk kraft. Derfor kan disse to kreftene betraktes som forskjellige fasetter av en mer grunnleggende styrke, som fysikere kaller elektromagnetisme. Elektromagnetisk teori beskriver en samling av sammenhengende vitenskapelige påstander som brukes til å svare på spørsmål om denne styrken.
Fysikere bruker felt som abstraksjoner for å beskrive hvordan et system påvirker omgivelsene. Det elektriske feltet til et ladet objekt representerer kraften som det ville utøve på en ladet partikkel. Feltet er sterkere nærmere objektet fordi elektrostatisk kraft avtar når avstanden mellom to ladninger øker. Magnetiske felt er tilsvarende definert, bortsett fra at de beskriver kraften som utøves på en bevegelig ladet partikkel.
De mest grunnleggende ideene i elektromagnetisk teori er "et skiftende elektrisk felt genererer et magnetfelt" og "et skiftende magnetfelt genererer et magnetfelt." Disse prinsippene er kvantifisert av Maxwells ligninger, oppkalt etter James Clerk Maxwell, den skotske fysikeren og matematikeren hvis arbeid på 1800-tallet etablerte disiplinen ved å revolusjonere hvordan fysikere unnfanget lys. Maxwells ligninger kaster også tidligere kjente forhold - Coulombs lov og Biot-Savart-loven - til feltens språk.
En ladet partikkel genererer et magnetfelt når den beveger seg, men magnetfeltet er vinkelrett på bevegelsen til partikkelen. Videre er effekten dette magnetfeltet har på en andre bevegelsesladning vinkelrett på både feltet og bevegelsen til den andre ladningen. Disse to fakta fører til og med at grunnleggende problemer i elektromagnetisme krever komplekse, tredimensjonale resonnementer. Historisk skylder utviklingen av vektorer i matematikk og naturfag mye av dens fremgang til arbeidet til fysikere som prøver å abstrahere og forenkle bruken av elektromagnetisk teori.
På 1800-tallet endret elektromagnetisk teori hvordan fysikere forsto lys. Newton hadde beskrevet lys i form av partikler som ble kalt kroppspor, men Maxwell hevdet at det var manifestasjonen av elektriske og magnetiske felt som presset hverandre gjennom rommet. I følge denne forestillingen er synlig lys, røntgenstråler, radar og mange andre fenomener iboende likt, hver for seg en kombinasjon av elektriske og magnetiske felt som varierer med en annen frekvens. Forskere kaller kontinuumet for alle slike bølger det elektromagnetiske spekteret.
Suksessen med elektromagnetisk teori førte til kollapsen av resten av Newtonian fysikk på 1900-tallet. Einstein innså at Maxwells teori krevde rom og tid for å være avhengige av hverandre, forskjellige koordinater for en firdimensjonal romtid. Dessuten viste Einsteins relativitetsteori at rommet var krum og tidsforløpet målt av en observatør skilte seg fra det som ble målt av en annen. Disse funnene var grundig uforenlige med Newtons bevegelsesteori. Dermed har studiet av elektromagnetisme, direkte eller indirekte, endret hvordan fysikere forstår elektrisitet, magnetisme, lys, rom, tid og tyngdekraft.