Verden på formler (5:11): Maxwell og electromagnetismen

Det var den danske fysiker H.C. Ørsted, der opdagede, at magnetisme og elektricitet er tæt forbundne fænomener. Men det var skotten James Clerk Maxwell (1831-1879), der i 1873 knyttede dem sammen i sine berømte fire ligninger, som i overskriften er omskrevet til én.

Maxwell opdagede ikke alene, at alle elektromagnetiske fænomener kan beskrives ud fra de fire ligninger. Han påviste også, at en konsekvens af ligningerne er, at elektromagnetiske bølger bevæger sig præcis med lysets hastighed.

“Deraf sluttede han, at lys simpelthen er elektromagnetiske bølger, og at man kan forklare alle lysfænomener som manifestationer af elektriske og magnetiske fænomener. Han blev på den måde den første til at beskrive, hvad lys egentlig er for noget”, fortæller Helge Kragh, der er professor i videnskabs- og teknologihistorie på Aarhus Universitet. 

Det største og det mindste
Maxwell, der også er kendt for sine bidrag til statistisk fysik og termodynamik, døde det år, Einstein blev født. Der er en tæt faglig forbindelse mellem de to. Flere af de centrale budskaber i Einsteins relativitetsteori ligger begravet i Maxwell-ligningerne, som blev lanceret 30 år tidligere end Einsteins teori om, at lysets hastighed er konstant uanset lysgiverens hastighed.

Ifølge Helge Kragh var Einstein stærkt inspireret af Maxwell, der igen stod på skuldrene af andre naturvidenskabelige giganter som Ampère, Gauss, Faraday og som nævnt H.C. Ørsted. Einstein beskrev Maxwells arbejder som “det dybeste og mest frugtbare fysikken har oplevet siden Newton” – og med god grund, mener Helge Kragh.

“Det er imponerende og fascinerende, at Maxwells ligninger gælder i både det største og det mindste. Såvel det lys, som stjernerne udsender, som de kvantefænomener, der foregår på atomart plan, er i overensstemmelse med ligningerne – og de står akkurat lige så stærkt i dag som for 140 år siden”, siger han.

Teknologiske nyskabelser 
Helge Kragh fortæller, at Maxwells ligninger har haft umådelig stor betydning for udviklingen af den verden, vi kender i dag. Erkendelsen af, at spektret af elektromagnetiske bølger strækker sig fra røntgenbølger over lysbølger til radiobølger, udspringer af Maxwells teorier. Derfor ville moderne teknologier såsom røntgen, tv, radio, mobiltelefoni og mikrobølgeovne sikkert ikke have eksisteret, hvis det ikke var for Maxwell.

“Samtidig bygger hele det moderne samfund på, at mennesker har brugt elektromagnetisme til at udvikle alt fra motorer til glødepærer og elforsyning. I moderne tid er Maxwells ligninger en forudsætning for den nye videnskabsgren fotonik, som anvender lys som kommunikationsmiddel i lyslederkabler og andre teknologiske nyskabelser”, forklarer Helge Kragh.