Maxwells Theorie des elektromagnetischen Feldes

Sämtliche elektrischen und magnetischen Felder werden in der Physik im Begriff des "elektromagnetischen Spektrums" zusammengefaßt. Gemeinsam ist allen diesen Feldern die Lichtgeschwindigkeit. Im übrigen reicht das elektromagnetische Spektrum jedoch von Gleichfeldern (die als Grenzfall des Wechselfelds mit der Frequenz 0 Hertz gesehen werden können) über technische Wechselströme, Radiowellen, Licht und Gammastrahlen bis zu Werten über 1028 Hertz für kosmische Strahlen.

Den Zusammenhang beider Feldarten über das gesamte elektromagnetische Spektrum hinweg hat der englische Physiker James Clerk Maxwell 1873 in vier Differentialgleichungen erfaßt. Diese "Maxwell-Gleichungen" beschreiben alle Erscheinungen, in denen elektrische und magnetische Felder verknüpft sind. Sie sind auch die Grundlage von Maxwells elektromagnetischer Theorie des Lichts und antizipierten die Existenz elektromagnetischer Wellen, die 1886 durch Heinrich Hertz experimentell nachgewiesen werden konnten.

Die Maxwell-Gleichungen bedeuteten, wie auch schon der Begriff des Feldes, eine enorme Herausforderung für die Physiker, die bis dahin nur in mechanischen Kategorien dachten. Nach Maxwells Theorie kommt einem felderfüllten Raum eine gewisse Energie zu. Aber wie konnte diese Energie bestehen, wenn für sie - im leeren Raum - kein Träger da war? Selbst Maxwell suchte deshalb nach einem Medium, das seine Theorie des elektromagnetischen Feldes im mechanischen Sinne plausibel machen konnte. Bis zu Beginn des 20. Jahrhunderts unterstellten die Physiker, daß der Raum vom "Äther" erfüllt sei. Man dachte sich diesen Äther als unsichtbares, raumfüllendes und dennoch elastisches Medium, in dem sich die elektromagnetischen Felder auf mechanische Weise fortpflanzen.

Heute wirkt die "Äther"-Theorie befremdlicher als die Vorstellung eines energetisch wirksamen, sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitenden Feldes im leeren Raum. "Diese Veränderung der Auffassung des Realen ist die tiefgehendste und fruchtbarste, welche die Physik seit Newton erfahren hat", meinte dazu Albert Einstein, dessen Relativitätstheorie ebenfalls zum guten Teil auf Maxwells Theorie der elektromagnetischen Felder beruht.