Elektrodynamika klasyczna: Różnice pomiędzy wersjami

'''Elektrodynamika klasyczna''' –– dział fizyki zajmujący się własnościami i oddziaływaniem obiektów naładowanych, z pominięciem efektów [[mechanika kwantowa|kwantowych]]. Elektrodynamika klasyczna opisuje aspekty klasyczne jednego z czterech [[oddziaływania podstawowe|podstawowych oddziaływań]] przyrody –– '''[[oddziaływanie elektromagnetyczne|oddziaływań elektromagnetycznych]]'''. Podstawowymi pojęciami elektrodynamiki klasycznej są [[pole elektryczne]], [[pole magnetyczne]], [[ładunek elektryczny]], oraz [[prąd elektryczny]]. Podstawę teorii tworzą [[równania Maxwella]] ([[James Clerk Maxwell]]) i [[zasada zachowania ładunku]]. Z tych praw można wyprowadzić [[równanie falowe]], [[prawo Biota-Savarta]] i inne. Symetria równań Maxwella opisana przez [[grupa Lorentza|transformacje Lorentza]] oraz nieudane próby ([[Doświadczenie Michelsona-Morleya|eksperyment Michelsona-Morleya]]) potwierdzenia istnienia [[eter kosmiczny|eteru]] (klasycznego nośnika fali elektromagnetycznej) doprowadziły do zmiany koncepcji czasu i przestrzeni w [[szczególna teoria względności|szczególnej teorii względności]] i wyłonienie się koncepcji [[czasoprzestrzeń Minkowskiego|czasoprzestrzeni Minkowskiego]]. Niemożność wytłumaczenia przez elektrodynamikę klasyczną [[ciało doskonale czarne|promieniowania ciała doskonale czarnego]] oraz [[Efekt fotoelektryczny|zjawiska fotoelektrycznego]] doprowadziła do powstania [[mechanika kwantowa|mechaniki kwantowej]].

Naładowaną elektrycznie materię opisuje rozkład ładunku elektrycznego ρρ_e i płynący prąd elektryczny '''j'''. Są to źródła pola elektromagnetycznego ('''E''', '''H''') lub '''D'''=εεεε₀'''E''', '''B'''=μμμμ₀'''H'''). Związki między nimi opisują [[równania Maxwella]]:

Podstawą elektrodynamiki są równania Maxwella. W próżni (εε=1, μμ=1) rozwiązaniem równań Maxwella jest

[[Promieniowanie elektromagnetyczne|fala elektromagnetyczna]]. Rozwiązaniem tych równań jest rozkład pola elektrycznego '''E'''('''x''',t) i magnetycznego '''B'''('''x''',t) wywołany przez zewnętrzny płynący prąd elektryczny '''j'''('''x''',t) i odpowiedni rozkład ładunku elektrycznego &rho;ρ_e('''x''',t). Pola te można opisać za pomocą potencjału skalarnego <math>\phi</math> i potencjału wektorowego '''A''':

gdzie f('''r''',''t'') jest dowolnym polem skalarnym, nazywana '''transformacją cechowania''' nie zmienia wartości pól fizycznych '''E'''('''x''',t) i '''B'''('''x''',t). Zbiór transformacji cechowań <math>exp(i f(\mathbf{x},t))</math> tworzy lokalną [[grupa (matematyka)|grupę]] cechowań U(1). Lokalność oznacza, że element grupy jest dowolną funkcją punktu w czasoprzestrzeni ('''x''',t). Grupa cechowania U(1) jest [[symetria|symetrią]] elektrodynamiki. Na mocy [[twierdzenie Noether|twierdzenia Noether]] z symetrii tej wynika prawo zachowania ładunku elektrycznego. Następną konsekwencja tej symetrii jest bezmasowość [[foton]]u. Zerowa masa fotonu oznacza, że prędkość światła w próżni jest fundamentalną stałą przyrody [[prędkość światła|c]]. Następną konsekwencją tej symetrii jest daleki zasięg oddziaływania elektromagnetycznego (dla cząstki punktowej o ładunku elementarnym e, &phi;φ ~ 1/r). Dzięki temu możemy oglądać odległe galaktyki.

Kwantowa wersja elektrodynamiki - [[elektrodynamika kwantowa]] jest najbardziej dokładną teorią fizyczną. Elektrodynamika jest podstawą teoretyczną współczesnego rozwoju technologicznego.