제3권 · Chapter 3: 맥스웰 방정식과 전자기파

1. 맥스웰 방정식 — 전자기학의 완성

1-1. 네 개의 방정식이 말하는 것 (개념적 이해)

물리학 역사상 가장 아름다운 네 줄

만약 누군가 이런 질문을 던진다면 어떨까?

"전기와 자기에 대해 인류가 알아낸 모든 것을 요약해 달라. 단, 네 줄 안에."

터무니없는 요구처럼 들린다. 전기의 세계를 탐험하면서 우리는 전하, 전기장, 전위, 회로를 배웠고, 자기의 세계에서는 자기장, 전자기 유도, 발전기까지 만났다. 그 방대한 내용이 정말 네 줄로 요약된다고?

놀랍게도, 된다.

19세기 스코틀랜드의 물리학자 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)은 전기와 자기에 관한 모든 실험적 사실을 단 네 개의 방정식으로 정리했다. 이 네 줄의 방정식 안에 번개가 치는 이유, 나침반이 북쪽을 가리키는 이유, 발전기가 전기를 만드는 이유, 그리고 — 가장 충격적으로 — 빛이 무엇인지까지 담겨 있다.

아인슈타인은 훗날 이렇게 말했다: 맥스웰의 업적은 뉴턴 이후 물리학에서 가장 심오하고 가장 풍요로운 성과라고. 그 이유를 지금부터 함께 알아보자.