Wie funktioniert die Welt?

der Autodidakt und dennoch größte Experimentator seiner Zeit, durch Zufall eine seltsame Verbindung zwischen Magneten und elektrischen Strömen entdeckte. Damals war bereits allgemein bekannt, dass eine sich bewegende elektrische Ladung (das heißt ein Strom) um sich herum ein Magnetfeld erzeugt, das andere, in der Nähe befindliche Magneten abstoßen oder anziehen kann. Offen war jedoch die Frage, ob auch Magneten auf geladene Objekte eine elektrische Kraft ausüben können. Da machte Faraday seine Zufallsentdeckung: Wenn er einen Schalter ein- oder ausschaltete und damit einen Strom fließen ließ oder unterbrach, entstand ein Magnetfeld, das im Laufe der Zeit stärker oder schwächer wurde; in den Phasen, in denen das Magnetfeld sich änderte, entstand in einem Draht in der Nähe plötzlich eine Kraft: Die elektrische Ladung in dem Draht bewegte sich, und ein Strom floss.
    Das Faraday’sche Induktiongesetz, wie es später genannt wurde, ist nicht nur das Grundprinzip aller elektrischen Generatoren von den Niagarafällen bis zu den Atomkraftwerken, sondern es warf auch ein theoretisches Dilemma auf, und es bedurfte der Intelligenz eines James Clerk Maxwell, des größten theoretischen Physikers seiner Zeit, um die Dinge wieder geradezurücken. Wie Maxwell erkannte, lässt Faradays Befund darauf schließen, dass das wechselnde Magnetfeld (ein bildlicher Begriff, den Faraday selbst eingeführt hatte, weil er sich mit Bildern wohler fühlte als mit Algebra) ein elektrisches Feld entstehen lässt, das dann die Ladung im Draht verschiebt und damit einen Strom erzeugt.
    Um in den Gleichungen, die über elektrische und magnetische Felder bestimmen, eine mathematische Symmetrie herzustellen, war es erforderlich, dass nicht nur bewegliche Ladungen, sondern auch ein veränderliches elektrisches Feld ein Magnetfeld entstehen ließ. Auf diese Weise entstanden nicht nur die Maxwell-Gleichungen, eine Reihe mathematisch widerspruchsfreier Gleichungen, die alle Physikstudenten kennen (und die manche von ihnen lieben) und die auf ein T-Shirt passen, sondern es war auch der Beweis für die physikalische Realität eines Gebildes, das zuvor nur Faradays Phantasieprodukt gewesen war: des Feldes – das heißt einer Größe, die mit jedem Punkt in Raum und Zeit in Verbindung steht.
    Darüber hinaus erkannte Maxwell noch etwas anderes: Wenn ein veränderliches elektrisches Feld ein Magnetfeld erzeugt, dann erzeugt ein sich gleichmäßig änderndes elektrisches Feld, wie es sich beispielsweise ergibt, wenn man eine Ladung ständig steigen und sinken lässt, ein ebenso gleichmäßig schwankendes Magnetfeld. Dieses wiederum erzeugt ein sich stetig veränderndes elektrisches Feld, das ein sich stetig veränderndes Magnetfeld erzeugt, und so weiter. Die Feld»störung« pflanzt sich von der ursprünglichen Quelle (der schwankenden Ladung) aus fort, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die Maxwell auf der Grundlage seiner Gleichungen berechnen konnte. Die Parameter in den Gleichungen stammten aus Experimenten – aus der Messung der elektrischen Kraft zwischen zwei bekannten Ladungen und der Magnetkraft zwischen zwei bekannten Strömen.
    Ausgehend von diesen beiden grundlegenden Eigenschaften der Natur berechnete Maxwell die Geschwindigkeit der Störung und stellte dabei fest, dass es sich genau um die gleiche Geschwindigkeit handelte, die auch Licht den Messungen zufolge hat! Damit entdeckte er, dass Licht in Wirklichkeit eine Welle ist – und zwar eine Welle aus elektrischen und magnetischen Feldern, die sich genau mit der Geschwindigkeit, die sich aus zwei Grundkonstanten der Natur ergibt, durch den Raum bewegt. Damit war die Grundlage gelegt, auf der Einstein eine Generation später nachweisen konnte, dass die konstante Lichtgeschwindigkeit eine Revision unserer Vorstellungen von Raum und Zeit erfordert.
    So entstand aus springenden Fröschen und Differenzialgleichungen eine der schönsten Vereinigungen in der gesamten Physik: die Vereinigung von Elektrizität und Magnetismus zu einer einzigen Theorie des Elektromagnetismus. Maxwells Theorie erklärte die Existenz des Lichts, mit dessen Hilfe wir das Universum um uns herum beobachten können. Aus ihren praktischen Folgerungen erwuchsen die Mechanismen, die unsere moderne Zivilisation antreiben, und die Prinzipien, nach denen praktisch alle modernen elektronischen Geräte konstruiert sind. Und die Theorie selbst warf eine ganze Reihe weiterer rätselhafter Fragen auf, die es Einstein