Что такое электромагнитная физика?

Электромагнитная физика стремится объяснить как взаимодействие электрически заряженных частиц, так и магнитные явления. Хотя первоначально считалось, что отдельные, электрические и магнитные поля были связаны между собой. За исключением гравитационных эффектов, электромагнитная сила управляет почти всеми естественными взаимодействиями, наблюдаемыми невооруженным глазом. Является ли электромагнитная физика фундаментально связанной с другими областями физики, является предметом текущих исследований.

Британский физик Джеймс Клерк Максвелл в 1873 году показал, что электричество и магнетизм связаны между собой. Он продемонстрировал не только то, как заряженные частицы взаимодействуют друг с другом, но и то, как движущиеся заряды создают магнитные поля. С тех пор его гипотезы были подтверждены экспериментом. С тех пор электромагнитная физика считается единой теорией; оно заключено в набор из четырех законов, известных как уравнения Максвелла.

В природе существуют четыре фундаментальные силы - электромагнитная, гравитационная, сильная ядерная и слабая ядерная. Каждый из них применяется на всех расстояниях в космосе, но, как и во всех областях науки, электромагнитная сила имеет диапазон, в котором она доминирует. В очень больших масштабах, таких как звезды и галактики, гравитация доминирует. Электромагнитные взаимодействия все еще происходят, но они перегружены гравитационной силой; в некотором смысле, электромагнитная физика "утоплена".

В чрезвычайно малых масштабах, таких как внутри ядра одного атома, доминирует сильная ядерная сила. Это сила, ответственная за удержание протонов внутри ядра, даже если электромагнитная сила стремится их раздвинуть. Это оставляет промежуточную шкалу, в которой доминирует электромагнитная физика.

Хотя электромагнитная сила взаимодействует с каждой заряженной частицей в отдельности, она коллективно ответственна за более крупные взаимодействия. Когда электроны одного атома смешиваются с электронами другого, может образоваться молекула. Молекулы могут быть более стабильными, чем некоторые отдельные атомы. Кроме того, молекулы могут взаимодействовать друг с другом в процессе, основанном на электромагнитной физике. Эти молекулярные обмены являются основой химии.

Недавние разработки в области физики показали, что электромагнитная сила может быть связана с другими фундаментальными силами. Слабая ядерная сила, которая ответственна за радиоактивный распад, по-видимому, сильно отличается от электромагнитной силы в повседневных обстоятельствах. Тем не менее, при очень высоких температурах две разные силы, кажется, сливаются воедино в так называемую электрослабую силу. Кроме того, электромагнитные и гравитационные силы изменяются в пространстве одинаково. Возможность, что все фундаментальные силы связаны, что было популяризировано британским физиком Стивеном Хокингом и другими, называется Теорией Всего.