電荷的移動形成電流，而電流能産生磁場。這個理論似乎無懈可擊，但“相對什麼移動？”成了問題。

通常的回答是在你所在的靜止慣性系中“相對你”移動。但是如果你現在沿着帶電導線以與電子相同的速度運動，那麼你會覺得電子是靜止的。這就出現了在慣性系中，一個相對你靜止的電荷居然産生了磁場。在這種情形下，你會感覺到磁場，因而會覺得有電場存在。當加速或減速時，随着電場的損失，磁場會出現。一個慣性系中的磁場會變成另一個慣性系中的電場。而你将這個場理解為電場還是磁場就完全取決于你自身的運動狀态了。

磁場

愛因斯坦堅持認為物理定律不能隻适用于勻速運動的觀察者。它如果适用于一個慣性系統中的觀察者，那麼就必須同樣适用于所有慣性系統，無論其中的相對運動狀态如何。由此引出了他的相對論方法，這個理念作用到電學和磁學上，就表明電和磁并非孤立的一些現象，相反地，電場和磁場複雜交織構成了現在所知的電磁場。

電場

​這就為19世紀中葉詹姆斯·克拉克·麥克斯韋提出的電磁現象理論打下了基礎。麥克斯韋總結了法拉第的發現以及所有當時已知的電學和磁學現象，最終形成了4個方程式。在對其公式化之後，他進行了進一步求解，發現這些等式意味着一整套的美妙新現象。要理解這些現象是什麼和為什麼，首先要知道麥克斯韋方程組的初衷。它總結起來就是：變化的電場或磁場會産生它們的黃金搭檔——電産生磁，磁産生電。電場是矢量場：既有大小也有方向。如果電場發生振動，比如在方向上每秒發生N次“向上”和“向下”的交替轉換，那麼産生的磁場也會按相同頻率振動。

麥克斯韋方程組

這就是從他的方程組中推導出來的。接着他将振動的磁場代入他的另一個方程組中，結果顯示将産生一個脈沖電場。将這個電脈沖波代入最初的方程組，你會發現整個事件在延續，電變為磁，前後交替。最終導緻的效應是整個電場和磁場的大雜燴并會以一種波的方式傳遞到空間中去。法拉第對電和磁現象的測量提供了重要的數據，将其代入麥克斯韋方程組後，可以計算出這種波的速度。麥克斯韋計算出其速度為300000km/s,且速度與振動頻率無關。這個速度和光速相同，由此他大膽地推論：光是一種電磁波。

形如五彩斑斓的彩虹，這些可見光包含的電磁場中的電場和磁場每秒會振蕩數百萬億次，而相鄰的強度波峰之間的距離僅限于百萬分之一米附近的一個很小的區域。我們之所以會看到不同顔色的光，是因為其振蕩的頻率不同。麥克斯韋認為，彩虹的光之外一定還有其他電磁波，它們以光速傳播，隻是振蕩頻率不同而已。你一定聽說過紅外線和超聲波，這裡的“外”和“超”是指它們相對于可見光的振動頻率。

從這個線索出發，科學家們熱情洋溢地開始尋找其他的例子。住在德國卡爾斯魯厄的海因裡希·赫茲(Heinrich Hertz)制作了電火花，并發現它們不需要物質介質就會将電磁波傳遞到空間中去。這就是現在所謂“無線”的雛形。這些原始的無線電波是與光類似的電磁波，隻是所處頻譜位置不同。赫茲以自己的名字來命名頻率的單位，将振蕩頻率每秒一次定義為一赫茲，而每秒千次或百萬次就是千赫茲和兆赫茲。無線電波的振蕩頻率就介于千赫茲和兆赫茲之間。無線電波和所有頻率的電磁波一樣，都能在真空中傳播。通過無線電，我們可以和遙遠的太空飛船親切交流。它們和光一樣都能穿過空曠的太空，以相同的宇宙速度——300000km/s運動。

麥克斯韋在工作中的另一個發現是相距遙遠的帶電體和磁體不會發生即時的相互作用，但之間的電磁場會以光速擴散從而影響對方。在某一點上振動的電荷，隻有當其發出的電磁波到達遠處的電荷後，後者才會開始相關的振蕩。也與牛頓力學描述截然不同，力學描述認為這種影響應該是即時的。收音機、X射線晶體學，以及常見的很多現象都包含電磁原理，其中電磁波被吸收或者穿過看似空曠的空間後卻被物質散射。

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