3.

Les équations du champ électromagnétique

Maxwell s’inspire des travaux de Michael Faraday sur les champs électromagnétiques. À l’aide d’un formalisme mathématique abstrait et très puissant, il établit la relation mathématique qui décrit les propriétés physiques communes aux champs électrique et magnétique. Son œuvre principale : le Traité d'électricité et de magnétisme (Treatise on Electricity and Magnetism, 1873) fait apparaître pour la première fois les quatre équations différentielles qui décrivent l’évolution mutuellement dépendante des champs électrique et magnétique dans l'espace et dans le temps (on les appelle depuis les équations de Maxwell). Cette approche de l’électromagnétisme est très nouvelle, car elle oppose à l’idée d’une force s’exerçant à distance (comme la force de gravitation de Newton) entre deux points discrets, celle d’une interaction due à la propagation d’ondes dans un espace continu. Maxwell déduit de cette nouvelle théorie que la lumière correspond à un cas particulier de la propagation d'ondes électromagnétiques (1864). Cependant, la théorie de Maxwell ne tranche pas encore entre deux points de vue opposés sur la nature de ce que représente le « champ électromagnétique » dans l’espace : propagation d’ondes de forces dans le vide ou modification d’un éther continu.

Les travaux de Maxwell ont ouvert la voie aux recherches d'Heinrich Rudolf Hertz, qui réalisa les expériences confirmant ses théories électromagnétiques. Mais au-delà de ce prolongement immédiat, l’œuvre de Maxwell, en électrodynamique et en thermodynamique, a été reprise par les physiciens théoriciens allemands, et a conduit (au début du XX^e siècle) aux révolutions quantique et relativiste.