وقام الشاب الالماني هينريتش هرتز احد تلاميذ هرمان فون (من كبار علماء الفيزياء في ذلك الوقت) باستكمال نظرية ماكسويل حيث بداء بتجريدها من الأسس القابلة للنزاع وأوقف استخدام عنصر الأثير في التجارب حتى لا يبقي سوى الحقول الكهربية والمغناطيسية والتي سريعا ما تتحول عنً دور الوسائط البسيطة لتصبح أدوات فيزيائية ضرورية. ثم قام بالتحقق العملي من حدس نظرية ماكسويل بمعني أن الموجات الكهرومغناطيسية تتوالد بسرعة الضوء (انتقال الضوء) وباستخدام المعدة الكهربية التي تم إنتاجها في عام ١٨٨٧ والتي ترسل موجات كهرومغناطيسية طويلة المدى وسرعان ما يتوالد الضوء. وبعدما اثبت عملياً أن هذه الموجات يمكن أن تنعكس وتنكسر كالضوء، وضح أن الاختلاف بينهما يرجع لطبيعة الضوء والأشعة الكهرومغناطيسية. وقد كان هذا أساس لدراسة علم البصريات الجديد. ولم يحدث من قبل في تاريخ الفيزياء أن حصرت القوانين مثل هذه الظواهر المتعددة.
وقام الهولندي هندريك انتون لورنتس بتعديل النظرية في عام ١٨٩٥ بعدما قد تم اكتشاف الجزئية الحاملة للشحنة الكهربية (السالبة) لأول مرة.
وقد استطاع التوصل لتعبير (الميكروسكوب) المجهري من نظرية ماكسويل باتخاذ جزئه الأول في الحسبان.
بعض الظواهر البصرية وحتى التنبىء جديد بتأثير ديمان قبل ما يصبح في وضوح علمي
وبالطبع لم تتأخر النظرية لمقابلة (مواجهة) أولتتكهن حدودها (العملية). فمنذ البداية لم يتكهن ديمان بنتائج نظرياته. فمن نظرية لورنتس لم نسع إلى نقل جزئية صغيرة من العنصر الكيميائي المرسل عن طريق الأشعة المرسلة من جسم اسود وشرح نتائجها ااتي تظهر في صورة أشعة فوق بنفسجية على معدن ما. (تسمى هذه الظاهرة بالآثار الكهروضوئية وكان قد اكتشفها هرتز عام ١٨٨٧). وأخيرا نستطيع القول أن سرعة الضوء تتطابق مع النتائج المتوقعة لتجربة الأمريكي ألبير ميشيل سون في عام ١٨٨١ (فسرعة الضوء لجسم ترجع للمرجع الذي يقاس في الداخل) وهو ما يعطي نتائج صعبة الشرح . ولهذا ستجني هذه التجربة حتى عام ١٩٠٥ والحدث لنظرية النظرية المقتصرة لأينشتين (لاستقبال) لاستلام ترجمة . أما بالنسبة للألغاز الأخرى فلم يحل إلا في نطاق الفيزياء الكمية.

الكهرومغناطيسية، وعدة التطبيقات

الحديث عن الكهرباء كطاقة لها مجالات كثيرة تفوق ما توصل إليه ماكسويل، مما يتطلب إعادة النظر بدقة في عدد كبير من الظواهر الكهرومغناطيسية. وتبقي بالطبع ركيزة النظرية في اهم مجالات التطبيق.
تطور استخدام الاتصالات بموجات هرتز في القرن التاسع عشر بفضل اختراع المبثات والاستقبالات الأكثر اتقاناً وفي عام ١٨٩٥ اتم الروسي ألكسندر بوبوف في المعمل أول بث لإشارات مورس وهكذا عرف التلغراف اللاسلكي. وبعد مرور ستة سنوات ، نجح الإيطالي جاليليوم ماركونى/ باستخدام هذا النمط من الاتصالات بين القارتين الأوربية والأمريكية وبفضل التقدم التكنولوجي للنصف الأول من القرن العشرين (ظهور وتطور لأنابيب) أصبح ممكنا نقل الصوت ثم الصورة. إذ تنعكس موجات هرتز بمجرد مقابلة عائق وهو ما أدى إلي اكتشاف الرادار .

* كهرباء القوة الكمية
فمن الصعب تصديق أن نظرية ماكسويل لورنس لم تظلم في فجر القرن العشرين. فعلي العكس لقد ساهمت في تطوير نظريات الميكانيكا النسبية الشابة بطريقة استطاعت عبور هذه الحقبة بلا عوائق ولكنها تأثرت بالثورة الكمية. في واقع الأمر، وبغرض استنتج إينشتين فيما بعد أن الحقل الكهرومغناطيسي لم يكن مكتملاً في الشكل كما افترض ماكسويل في نظريته ولتأكد استخدم حبوب صغيرة شبيهة بجزيئات لكتلة حاملة (لا وجود لها) والتي قد أطلق عليها بعد عدة سنوات فوتون) وهي تساوي (جزء من الطاقة الضوئية في نظرية الكميات) وقد أسست في عام ١٩٢٧ المعادلة الكمية للحقل الكهرومغناطيسي (خاصيته) بشكل أدق علي ايدي الفيزيائي الإنجليزي بول ديراك. وبعد عامين استطاع كل من الألماني فرنر هاينسبرج والسويسري فولجاك بولى دراسة الكمية للتفاعل ما بين الجزئيات ذات الشحنات والحقل الكهرومغناطيسي متوصلين لما أسمينا بالكهرباء القوة الكمية.
وقام الأمريكي ويلز لامب في عام ١٩٤٧ بقياس هام لذرة الهيدروجين وقد اسمي من بعد لامب شيفت وقد أسهمت كل المحاولات التي قد قاموا بها حتى الآن في معرفة نسبة هذا القياس من خلال كهرباء القوة الكمية في الوصول لنتائج لا حصر لها. تعين بعد ذلك تحليل الاختلاف بين القياس التجريبي والنظري وبعد عامين من الجهود المكثفة سمحت لواضعي النظريات ، لاسيما اليابانى شينشرو توموناجا والامريكي جوليان شوينجر وريتشارد فينمان بوضع معادلة رياضية متقدمة تسمح بإزالة الكميات المتناهية الصغر التي تظهر في حسابتهم والتوصل لنتائج نظرية متوافقة والنتائج العلمية وقد سمي هذا الاجراء "التعميم" علي كهرباء القوة الكمية.

• توحيد التفاعل الضعيف

ونجحت كهرباء القوة الكمية في إعادة وضع الحسابات التجريبية بدقة متناهية لتعد نظرية مرجعية لوصف التفاعلات الأساسية للفيزياء (تفاعل نووي قوي وتفاعل نووي ضعيف) وعلي هذا النموذج وفي عام ١٩٦٧ توحدت نظريات كل من التفاعل الكهرومغناطيسي والتفاعل النووي الضعيف وهو المسئول عن الإشعاع الناتج (والذي ينفصل منه نيترون إلي بروتون وإلكترون) ، وبفضل أعمال الأمريكين ستيفن فينبرج والباكستاني عابدوس سلام فقد سميت النظرية الموحدة الآل كترو الضعيف، وهي التي جربت نجاح ، فمثلاُ في عام ١٩٨٣ اكتشف فريق العمل الإيطالي كارلو روبيا ، لجزئيات وسيطة في التفاعل بناءً علي نظرية W-، W ZO, " الكنز ، قاموس العلوم " Flammarion ١٩٩٧ وهو نص غير مسموح بنشرة أو بيعة دون إذن الناشر.
الكهرباء والمغناطيس
حدس فريداي
ماكسويل والموجات الكهرومغناطيسية
الكهرومغناطيسية و وكثرة التطبيقات
كهرباء القوة الكمية (توحيد التفاعل الضعيف)

• الكهرباء والمغناطيس

عندما اكتشف الأستاذ الفيزيائي هانس كريستبان رستد بجامعة كوبنهاجن أن مرور تيار كهربائي في سلك موصل للكهرباء يتسبب في تحريك الابره المغنطيسية الموضوعة بجانبه لم يكن يشك انه بذلك قد فتح الباب لعلم الكهرومغناطيسية والتي تعد ركيزة أساسية لفيزياء القرن التاسع عشر. بالطبع كان متوقع مثل هذه الظواهر الكهر‍بائية والمغناطيسية فبنجامين فرانكلين كان قد عرف إن الزوبعة ذات الطبيعة كهربية تؤثر علي عمل البوصلة ولكنه لم يستطيع قياس هذا التأثير بدقة .
ومنذ بداية القرن التاسع عشر بني نظام النظري لهذا الفرع من الفيزياء علي محورين منفصلين تماماً: الكهرباء الساكنة من جهة والمغناطيسية الساكنة من جهة أخري. وتصف الكهرباء الساكنة التفاعلات بين الأجسام ذو الشحنات الكهربية بينما المغناطيسية الساكنة تدرس التفاعلات بين الأجسام الممغنطة. ويقدمان هذان المجالات بعض التشابهات فمثلاً خاصية التباعد (التنافر والتجاذب عند الأجسام ) فلا يتجاذب المغناطيس والجسم ذا الشحنات الكهربية ويتم شحن الجسم كهربياً بالسالب أو الموجب بينما وعندها لا ينفصلان حتى ولو تم كسر المغناطيس علي اثنتين.


وبعد العرض الذي قدمه الفيزيائي درستد بأسبوع قام أندري ماري أمبير بإعطاء شرح لما كان قد لاحظه. واستخدم السلك الموصل ذو الشحنات الكهربية (أو أكثرتحديدا قطعة ضئيل من هذا السلك) كأداة أولية وأعاد استخدام ظاهرة المغناطيسية الناتجة عن التفاعلات بين الأسلاك الكهربية. فعرف أن السلك الموصل للكهرباء قابل للتأثير علي المغناطيس، هذا إلا إذا كان المغناطيس في داخله مساوي لعدة (عقد) أو دوائر من التيارات الأولية. وهكذا تمكن أمبير شيئا فشئ من وضع حلول لمجموعة من ألغاز الظواهر المغناطيسية، مكتشفا الأصل (المصدر) المشترك للظواهر المغنطيسية والكهربية: فتنتج المغناطيسية ببساطة من وجود التيارات الكهربية أو بمعني آخر عند انتقال الشحنات الكهربية.
ونتيجة لأبحاث مايكل فيريداي المتأثر بتجربة درستد قد تمكن العلماء من فهم العلاقة بين الكهرباء والمغناطيس فهو لم يتوقف عن محاولة إثبات تأثيرهما العكسي على بعضهما عن طريق نقل القوة الكهربية عن طريق جسم ممغنط داخل جسم موصل. وفي عام ١٨٣١ توصل فيريداي إلي أن تأثير الكهرباء والمغناطيس على بعض لا يتم إلا إذا ما كانت حركة الجسم الممغنط ذات علاقة بالسلك الكهربي، وتلعب هذه الظاهرة المسماة بالتأثير الكهرومغناطيسي دوراً هاماً في توليد الكهرباء الصناعية.

حدس فريداي

وقد شهد فريدي نقاش قديم حول الفيزياء يدور حول التفاعل اللحظي (السريع) للأجسام عن بعد. ففكرة أن التفاعل ما بين جسمين يعتمد علي طبيعتين وعلي المسافة الفاصلة وليس علي الوسط الذي يفصلهم صدمته. حيث أنها لا توضح الطريقة التي يتم بها التفاعل بين جسم وأخر. وهكذا قام أمبير بدراسة نظرية الجاذبية لنيوتين ونظرية الكهرباء الساكنة لكولومب بواسون ونظرية المغناطيسية الساكنة. فكان فريدي يؤمن بفكرة الانتقال من جسمين قريبين من بعضهما وكان يرتكز في هذا على التجربة العلمية التي ساهمت في توضيح كمية الشحنات التي تتراكم وتنتقل علي سطح جسمين مفصولين بعازل لا تعتمد فقط علي المسافة الفاصلة بين الموصلين ولكن أيضا علي طبيعة الوسط الفاصل بينهما.


ماكسويل والموجات الكهرومغناطيسية.

لم يستطيع فريداي بلورة نظريته بطريقة قطعية حيث أنه لم يكن مقتنعا ببعض النظريات الرياضية المستخدمة. و أكمل ويليام تومكسوله (اللورد كيشن المستقل) تجاربه ومن بعده جيمس كلارك ماكسويل الذي قام بتحديد أسس المجال (الحقل) الكهربي والمغناطيسي بهدف وصف تأثيرهما في الفضاء المحيط للشحنات الكهربية الثابتة او المتحركة، معتمداً بذلك علي الرياضيات التي سمحت له بوصف توالد التأثيرات من جسم إلي جسم قريب منه. فالمعادلات التي حولت مشتقات جزئية (فاستخدم جوزيف فدريه في مطلع القرن هذه المعادلات لوصف توالد الحرارة) وأكمل وطور القوانين السابقة للكهرومغناطيسية وفي عام ١٨٦٤ توصل إلي تسع معادلات أصلية (التي قلصت من بعد إلي أربع) وبفضل هذه النظرية تمكن من حساب سرعة توالد الشحنات الكهربية والمغناطيسية والتي لم يتم قياسها من قبل. وعن طريق هذه المعادلات استطاع ماكسويل استنتاج أن سرعة التوالد تتطابق مع ظاهرة شديدة الاختلاف معها : الضوء. ولكنه لم يقم بعمل مقارنة بين الضوء والموجات الكهرومغناطيسية. وتمكن من استنتاج أن التوالد للظواهر الكهرومغناطيسية والضوء ينتج من نفس الوسط الغامض الذي كان يعتمد عليه ماكسويل لوضع معادلاته.