Co to jest fizyka elektromagnetyczna?
Fizyka elektromagnetyczna ma na celu wyjaśnienie zarówno interakcji cząstek naładowanych elektrycznie, jak i zjawisk magnetycznych. Choć pierwotnie uważano je za osobne, wykazano, że pola elektryczne i magnetyczne są ze sobą powiązane. Z wyjątkiem efektów grawitacyjnych, siła elektromagnetyczna reguluje prawie wszystkie naturalne interakcje obserwowane gołym okiem. To, czy fizyka elektromagnetyczna jest zasadniczo związana z innymi dziedzinami fizyki, jest przedmiotem ciągłych badań.
Brytyjski fizyk James Clerk Maxwell wykazał w 1873 r., Że elektryczność i magnetyzm są ze sobą powiązane. Pokazał nie tylko, w jaki sposób naładowane cząsteczki oddziałują na siebie, ale także jak ładunki ruchome wytwarzają pola magnetyczne. Od tego czasu jego hipotezy zostały szeroko potwierdzone eksperymentalnie. Od tego czasu fizyka elektromagnetyczna jest uważana za jedną teorię; jest wcielony w zbiór czterech praw zwanych równaniami Maxwella.
Istnieją cztery podstawowe siły w przyrodzie - siły elektromagnetyczne, grawitacyjne, silne i słabe jądrowe. Każda ma zastosowanie na wszystkich odległościach w przestrzeni, ale, podobnie jak wszystkie dziedziny nauki, siła elektromagnetyczna ma zasięg, w którym dominuje. W bardzo dużych skalach, takich jak gwiazdy i galaktyki, dominuje grawitacja. Wciąż występują interakcje elektromagnetyczne, ale są one przytłoczone siłą grawitacji; w pewnym sensie fizyka elektromagnetyczna jest „zagłuszona”.
W wyjątkowo małych skalach, takich jak jądro pojedynczego atomu, dominuje silna siła jądrowa. Jest to siła odpowiedzialna za utrzymywanie protonów w jądrze, nawet jeśli siła elektromagnetyczna ma tendencję do ich rozrywania. Pozostawia to skalę pośrednią, która jest w dużej mierze zdominowana przez fizykę elektromagnetyczną.
Chociaż siła elektromagnetyczna oddziałuje indywidualnie z każdą naładowaną cząsteczką osobno, jest ona wspólnie odpowiedzialna za większe interakcje. Kiedy elektrony jednego atomu przenikają się z elektronami innego, może powstać cząsteczka. Cząsteczki mogą być bardziej stabilne niż niektóre pojedyncze atomy. Ponadto cząsteczki mogą oddziaływać ze sobą w procesie zasadniczo rządzonym przez fizykę elektromagnetyczną. Te wymiany molekularne są podstawą chemii.
Ostatnie osiągnięcia w dziedzinie fizyki sugerują, że siła elektromagnetyczna może być powiązana z innymi siłami podstawowymi. Słaba siła jądrowa, która jest odpowiedzialna za rozpad radioaktywny, wydaje się bardzo różnić od siły elektromagnetycznej w codziennych okolicznościach. Jednak w ekstremalnie wysokich temperaturach dwie odrębne siły wydają się łączyć ze sobą w tak zwaną siłę osłabienia elektrycznego. Co więcej, siły elektromagnetyczne i grawitacyjne wydają się zmieniać w przestrzeni w ten sam sposób. Możliwość powiązania wszystkich podstawowych sił, którą spopularyzował brytyjski fizyk Stephen Hawking i inni, nazywa się teorią wszystkiego.