I midten af 1800-tallet skrev en skotsk matematiker fire ligninger ned, der ændrede verden for altid

Hvis du tror, at tyngdekraften er en stærk naturkraft, må du tro om igen.

I virkeligheden falmer den i forhold til elektromagnetismen, der viser os, at elektriske og magnetiske felter påvirker hinanden - og at den påvirkning genererer strøm. 

Og den indsigt har vi fået gennem Maxwells ligninger, som kaldes en af de allerstørste videnskabelige opdagelser i verdenshistorien.

“Når vi ser tilbage i menneskehedens historie på, hvilke videnskabelige gennembrud der har ændret vores forståelse af verden, så er Maxwell-ligningerne et af de helt store nedslag,” siger Mathias Heltberg, der er lektor på Niels Bohr Instituttet. 

I Akademikerbladets nye podcast '10 formler, der forandrede verden', der er støttet af Carlsbergfondet og produceret af MonoMono, fortæller han, hvorfor han sætter opdagelsen af Maxwells ligninger på samme niveau som Newtons opdagelse af tyngdeloven og Einsteins relativitetsteori. 

Maxwell samlede ‘the greatest hits’ af formler

I midten af 1800-tallet er den industrielle revolution godt i gang i Europa. 

Dampmaskiner gør på minutter, hvad der før tog flere timer. Fabrikker skyder op i de store byer, og enorme lokomotiver buldrer hen over nyanlagte jernbaner og trækker tonsvis af gods og tusindvis af mennesker gennem landskabet. Alt summer af forandring.

På det tidspunkt har man ret godt styr på, hvad magnetisme og elektricitet er. Men man har ingen idé om, at de to hører sammen. 

Det ændrer sig, da den danske fysiker H.C. Ørsted finder ud af, at man kan skabe et magnetisk felt, hvis man sender strøm gennem en ledning. 

Omkring samme tid finder den franske fysiker André Ampére ud af, hvordan elektricitet og magnetisme udbreder sig omkring en ledning, og den engelske fysiker Michael Faraday bygge en generator, der brugte en magnet til at generere strøm.

Alle store videnskabelige opdagelser i sig selv. Men der er problemer med de nye fund. 

Ligningerne bag er ikke konsistente

Der er ingen, der kan se den store sammenhæng i de vigtige, men dog utilstrækkelige ligninger, der indtil nu beskriver fænomener. Lige indtil den skotske matematiker og fysiker James Clerk Maxwell kommer ind i billedet.  

I 1865 samler han en form for greatest hits af formler, og forfiner dem til et “utroligt robust sæt af ligninger, der er i harmoni med hinanden,” fortæller Mathias Heltberg. 

“Maxwell tager nogle ligninger, som de fleste kender i forvejen, forfiner dem og sætter dem sammen på en måde, så der pludselig opstår en helt ny mening og en helt ny kraft," siger han.

For med de ligninger beviser Maxwell en ny fundamental naturkraft: elektromagnetismen.

Uden Maxwell ville her være meget mørkt 

Et årti efter, at Maxwell samler ligningerne og opdager potentialet i elektromagnetismen, er Europa lyst op. Helt bogstaveligt talt. 

For det er den indsigt om elektromagnetisme, der ligger i Maxwells ligninger, som har gjort os mennesker i stand til at generere den store mængde af elektricitet, der driver alt det lys, vi i dag omgiver os med.

Mathias Heltberg forklarer, at det er få ting, der har haft så stor betydning for vores verden, som da vi fandt ud af at udnytte elektromagnetismen og generere så store mængder elektricitet. 

“Der kunne godt have været andre store mekaniske avancementer, men mange af de ting, vi tager for givet i dag, havde ikke været muligt uden kendskab til Maxwells ligninger.” 

En fysikers våde drøm 

I dag kender vi til fire grundlæggende naturkræfter. 

Den svage og den stærke kernekraft, tyngdekraften og så den elektromagnetiske kraft. Den sidste har vi lært at kende og udnytte gennem Maxwells ligninger. 

Selv kalder Mathias Heltberg Maxwells ligninger på niveau med Newtons opdagelse af tyngdeloven og Albert Einsteins relativitetsteori - og det er et meget fint selskab for en fysiker. 

“Langt de fleste kommer ikke i nærheden af noget så stort her, men det her, det må være drømmen.” 

Men selvom det er svært at komme med i klubben af fysikkens helt store sværvægtere, spår han det ikke umuligt. 

“Det ville da overraske mig, hvis der ikke kom flere videnskabelige kolbøtter, hvor man har taget noget for givet, og at der så pludselig kommer et eksperiment, der viser, at det har været helt anderledes."