Количественная теория электромагнетизма, известная как классический электромагнетизм, работала в 19 веке большим количеством физиков, эти усилия увенчались экспериментальными открытиями Майкла Фарадея и теоретической работой Джеймса Клерка Максвелла , который в предыдущих разработках суммировал и обобщил в единую теорию и открыл электромагнитную природу света. В классическом электромагнетизме электромагнитное поле регулируется набором уравнений, известных как уравнения Максвелла, а электромагнитная сила задается законом силы Лоренца .
Классический электромагнетизм (по набору его соотношений трансформации ) несовместим с классической механикой . В то время как уравнения Максвелла инвариантны по отношению к преобразованию Лоренца , классическая механика инвариантна по отношению к преобразованию Галилея . Отсюда также следует, что согласно уравнениям Максвелла скорость света является универсальной постоянной, которая связана с электрической и магнитной проницаемостями вакуума.
Один из способов примирить эти две теории - предположить существование светоносного эфира, через который свет распространяется подобно (механическим) волнам на поверхности пруда. Однако последующие эксперименты (один из самых известных - эксперимент Майкельсона ) не смогли обнаружить присутствие эфира.
В 1905 году Альберт Эйнштейн решил проблему, представив специальную теорию относительности , которая заменила классическую кинематику новой теорией, совместимой с классическим электромагнетизмом. В этой теории магнитное и электрическое поля появляются как формы общего электромагнитного поля и могут переходить друг в друга (с точки зрения разных наблюдателей).
Проблемы классического электромагнетизма
Однако в другой работе, опубликованной в том же году, Эйнштейн поставил под сомнение сами основы классического электромагнетизма. Его теория фотоэлектрического эффекта предполагала, что свет не распространяется как волна электромагнитного поля, а может существовать в форме частиц, дискретных квантов, позже названных фотонами .
Теория фотоэлектрического эффекта Эйнштейна соответствовала идеям, появившимся в предложенном решении так называемой ультрафиолетовой катастрофы , предложенном Максом Планком в 1900 году . В своей работе Планк предположил, что электромагнитное излучение тел происходит в дискретных количествах, что приводит к конечной полной энергии. Эта идея прямо противоречила классическому взгляду на свет как на непрерывную волну.
Теории Планка и Эйнштейна впоследствии привели к квантовой механике, которая была сформулирована в 1925 году . На его основе около 1940 года была завершена новая квантово-механическая теория электромагнетизма; эта теория называется квантовой электродинамикой («КЭД») и является одной из наиболее точных физических теорий.
Остались вопросы или нужна помощь, есть замечания по данной статье пишите в комментариях будем рады подискутировать, так же подписывайтесь на наш канал или другие соц сети:
ПОДПИСАТЬСЯ I САЙТ I ВКОНТАКТЕ
