ادامه👇

✅ معادله شماره 2:
از صورت این معادله می‌فهمیم که ظاهرا در طبیعت واگرایی میدان مغناطیسی همیشه 0 است. در واقع انگار تک قطبی مغناطیسی وجود ندارد تا مقدار این واگرایی را عیر صفر بکند. کافی است که یک مقایسه کوچک با معادله شماره 1 بکنید. در آنجا چگالی بار الکتریکی که متضمن بارهای تک قطبی الکتریکی بودند، واگرایی میدان الکتریکی را غیر صفر می‌کردند. اما تا کنون در طبیعت تک قطبی مغناطیسی مشاهده نشده. این معادله یک عدم تقارن در معادلات ماکسول به وجود آورده است، به این معنا که وقتی تک قطبی مغناطیسی نداشته باشیم، خبری از جریان مغناطیسی هم نیست و دو معادله بعدی از نظر ظاهری تفاوت‌های اساسی دارند. جالب است بدانید که چندین تیم تحقیقاتی هم‌اکنون به دنبال تک قطبی‌های مغناطیسی می‌گردند تا به نوعی این تقارن را به معادلات ماکسول برگردانند. سوال درباره تک قطبی مغناطیسی در حوزه دیگری در فیزیک نیز بررسی شده که بحث میدان‌های کوانتومی و کوانتش دیراک است که برای بررسی این موضوع می‌توانید به کتاب‌های پیشرفته الکترومغناطیس مراجعه کنید.

✅ معادله شماره 3:
این معادله که صورت دیفرانسیلی قانون القای فارادی می‌باشد، دو میدان الکتریکی و مغناطیسی را به هم مربوط می‌کند. به زبان گفتاری، تغییرات زمانی میدان مغناطیسی، منجر به چرخش میدان الکتریکی می‌شود. این از نقاط عطف در تاریخ علم بود، که فارادی توانست نشان دهد که چطور تغییرات شار میدان مغناطیسی سبب تولید جریان الکتریکی می‌شود. علامت منفی در طرف راست معادله حکایت از قانون لنز دارد، که بیان می‌دارد، جهت میدان الکتریکی القایی به نوعی است که انگار سیستم می‌خواهد با تغییر شار میدان مغناطیسی مخالفت کند.

✅ معادله شماره 4:
این معادله نیز صورت دیفرانسیلی قانون آمپر است که بیان می‌کند جریان الکتریکی، سبب چرخش میدان مغناطیسی می‌شود. تا به اینچا ظاهرا مشکلی نیست و شاید تنها به نابغه‌ای نظیر ماکسول نیاز داشتیم تا نقصان بسیار کوچک در این معادلات را تشخیص دهد و سعی در رفع آن نماید. رفع آن نقصان کوچک منجر به جمله دوم سمت راست معادله شد که به نوعی بیان می‌کند که تغییرات میدان الکتریکی نیز سبب چرخش میدان مغناطیسی می‌شود. البته تا آن روزها اثر این جمله دوم در آزمایشات دیده نشده بود چراکه بسیار اثر کوچکی است و این ماکسول بود که با نبوغ خود،‌ از راهی کاملا نظری توانست تشخیص دهد که وجود این جمله الزامی است. بدون در نظر گرفتن این جمله، میدان‌های الکتریکی و مغناطیس که بهتر است از این به بعد آن‌ها را الکترومغناطیسی خطاب کنیم، به صورت ایستا در سرتاسر فضا وجود دارند. ولی اگر جمله دوم سمت راست معادله را در نظر بگیریم اتفاقی فوق‌العاده هیجان انگیز رخ می‌دهد. پس از حل معادلات می‌فهمیم که میدان‌های الکترومغناطیسی در فضا به صورت امواج منتشر می‌شوند. در واقع تصویر ایستای قبلی،‌ جای خود را به تصویر دینامیکی جدید داد. چون هر موجی سرعتی دارد، ماکسول بر آن شد تا سرعت این امواج را محاسبه بکند که نتیجه هیجان انگیز دیگری پدید آمد. سرعت این امواج برابر سرعت نور است و اولین بار در تاریخ سرعت نور به صورت نظری به پارامترهای محیط ربط داده شد. این اولین شاهد بود بر اینکه نور یک موج الکترومغناطیسی است.

در روند کشف هرکدام از این معادلات افراد بسیار سهیم بودند، که در نهایت فارادی قدم‌های نهایی را برداشت و مفهوم میدان را وارد بازی کرد. در آخر هم که ماکسول با ارائه یک مدل نظری که هر کدام از این میدان‌ها را به صورت برداری نمایش می‌داد، کار را به اتمام رساند. ما چندین قدم مهم در فهم رازهای طبیعت برداشتیم و هنوز قدم‌های اساسی باقی مانده بود. نظریه الکترومغناطیسی ماکسول از همان ابتدا با مکانیک نیوتنی سازگار نبود و همین انگیزه‌ای بود برای انیشتین که نظریه نسبیت خاص خود را به وجود آورد. همچنین مدل‌های اتمی آن روزها، تعارض بسیار با نظریه ماکسول داشت و همچنین مسئله تابش جسم سیاه، که همه این‌ها انگیزه‌ای بود برای به وجود آمدن نظریه کوانتوم. هر دو این انقلاب‌های بزرگ در علم از کار ارزشمند دانشمندان پیشین الکترومغناطیسی نشأت گرفت. دانشمندان معاصر بر دوش غولان ایستادند و قدم‌های بعدی را طی کردند.

🖋 نویسنده: مهدی فراهانی

⚛ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution