¿Qué es el electromagnetismo? ¿Por qué se lo relaciona con los fotones (por ej. ondas electromagnéticas)?

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A2A*. El electromagnetismo es la teoría que trata de los fenómenos eléctricos y magnéticos de manera unificada, que surgió durante el siglo XIX. Antes del siglo XIX, NO estaba claro que los fenómenos eléctricos (frotar el ámbar para darle carga eléctrica, las baterías de ácido, etc), los fenómenos magnéticos (imanes y brújulas) y los fenómenos luminosos estuvieran relacionados. Durante el siglo XIX, una serie de sorprendentes descubrimientos y experimentos, cada uno más sorprendente que el anterior, llevó a los científicos a darse cuenta de que los fenómenos eléctricos y magnéticos eran manifestaciones de algo más abstracto y que en sí no eran cosas diferentes. La formulación de una teoría matemática unificada del magnetismo y la electricidad llevó a algo aún más sorprendente, sugerir la existencia de ondas electromagnéticas que se propagaban en el vacío a una velocidad muy alta, y de hecho, numéricamente comparable a la de luz.

Eso cerró el último paso, postular que la naturaleza de la luz, que era de tipo ondulatoria (como habían mostrado experimentos durante los siglos XVIII y XIX) podría ser una onda electromagnética. Eso por fin quedaba claro a principios del siglo XX, cuando Einstein formuló el concepto de fotón. Newton pensaba que la luz estaba hecha de corpúsculos diminutos, pero durante los siglos XVIII y XIX todo parecía encajar mejor si la luz era una onda y no una “corriente de corpúsculos”. Pero otra serie de experimentos entre finales del XIX y principios del XX, dejaban claro que algunos no se podían entender si la luz no estaba formada por corpúsculos! Al final, la mecánica cuántica resolvió el asunto mediante la dualidad onda-corpúsculo.

Pero estaba claro que los fotones, como partículas asociadas a la propagación del campo electromagnético en el vacío, eran otra manifestación más del campo electromagnético. Las modernas teoría de campo de gauge nos han hecho entender como cierta propiedad de invariancia de la teoría electromagnético se manifiesta en que percibamos algo como un campo electromagnético y que gracias a eso las propias interacciones entre partículas con carga eléctrica encajen dentro de un sistema lógico y particularmente simple.