在欧洲大陆，超距论电动力学以精美的数学形式获得了发展；而在英国，却以物理直观的形式发展起来近距作用的场论思想。物理学理论和观念上的这场重大革命、是由物理学家法拉第首先创立的。在超距作用观点占统治地位的情况下，法拉第与众不同，他根据对电磁现象的实验研究，认为超距作用不能很好地解释实验事实。特别是丹麦物理学家奥斯特在1820年做的一个实验，对法拉第产生了直接的影响。
奥斯特用一个小的伽伐尼电池，让电流通过直径很小的铂丝，铂丝下放置一个封闭在玻璃罩中的小磁针，导线和磁针都平行放置。当接通电源时，小磁针向垂直于导线的方向偏转过去。法拉第对此是这样认识的：“我发现通常小磁针被导线的排斥和吸引只是一种假象，磁针的运动不是吸引也不是排斥，也不是任何引力和斥力的结果；而是由于导线中的力的结果，这种力并不吸引或排斥磁极，而是使磁极绕着一个闭合的圆周运动。”这里已经可以看出法拉第对超距直线作用的中心力理论的怀疑。
1831年11月和1832年1月，法拉第相应于他发现的“伏打电感应”和“磁电感应”现象，提出了“电紧张态”和“磁力线”两个新概念。他认为，“电紧张态”是由电流或磁体产生的存在于物体和空间中的张力状态，这种状态的出现、变化和消失，都会使处于这种状态中的导体感应出电流来。“磁力线”则是法拉第为了对磁体和螺线管之间的相对运动产生感生电流现象进行解释而提出的一个概念，后来他扩展了这一概念的应用范围，认为电流的变化也会引起磁力线的变化。这样，法拉第就通过磁力线概念，用“切割磁力线产生电流”对电磁感应定律作出了物理的概括和解释。尽管，此时法拉第尚未确定磁力线的实体性，但已为建立他的力场理论打下了基础。
1832年，法拉第通过对电磁感应过程实验现象的思考，意识到了磁力线的传播是需要时间的。法拉第在现存于英国皇家学会档案馆的一封信里写道：“磁作用的传播需要时间，即当一个磁铁作用于另一个远处的磁铁或者一块铁时，产生作用的原因（我可以称之为磁）是逐渐地从磁体传播开去的，这种传播需要一定时间，而这个时间显然是非常短的。”之后，他又引入了“电力线”的概念，设想电力也像磁力一样是通过力线传播的。这种关于力线及电磁作用过程的非瞬时传播的思想，是对超距作用观点的进一步否定。
从1845年开始的一系列磁感应现象的研究中，法拉第逐步证实了力线的实体性质，最终导致他的场理论的建立。法拉第在1851年写成的《论磁力线》中，肯定了磁力线是真实存在的实体，它司以独立于磁体而存在。磁体的所有作用都是由磁力线引起的，而不是由磁极间的超距作用引起的。他在1855年发表的《论磁哲学的一些观点》中，论述了力线实体性的四个标志：力线的分布可以被物质所改变；力线可以独立于物体而存在；力线具有传递力的能力；力线的传播经历时间过程。在1857年发表的《论力的守恒》中，法拉第把“热力线”、“光线”、“重力线”、“电力线”和“磁力线”都列入空间力场的范围，指出力或场是独立于物体的另一种物质形态，物体的运动都是场作用的结果。这就彻底否定了“中心力”和以它为基础的超距作用，所谓“中心力”是指作用力的方向在电（磁）荷中心联线上。按照超距作用观点，一切远距离的相互作用都是由“源”发射出的“中心力”来实现的，而这种“中心力”又必须以两个物体同时存在为前提，如果只有一个物体，一切能量就不存在了。而按照法拉第的场论观点，空间存在着各种力线，也就存在着能量，只要“拨动”空间力线，作用就会产生。
法拉第的这些物理思想是开创性的，麦克斯韦在法拉第思想的影响下，经过艰苦努力在19世纪60年代建立起电磁场理论。他根据电磁场方程组推论，预言存在着以有限速度传递的电磁波，它的速度为光速。1887年，德国物理学家赫兹通过实验确认了电磁波的存在。说明电磁作用是以光速传播的，而不是瞬时的超距作用。至此，超距作用观点在电磁学中被大多数物理学家所抛弃了。
20世纪初期，爱因斯坦在狭义相对论中指出，真空中的光速是一切物理作用传播速度的极限。这就在整个物理学领域排除了超距作用的可能性。1916年，爱因斯坦进一步提出了广义相对论，认为万有引力也是以光速传播的，这就是引力波。如果探测到引力波，就意味着万有引力作用也不是超距作用。由于引力波太微弱了，所以对它的观测检验异常困难。尽管爱因斯坦在20世纪初期就预言了引力波的存在，直到1978年底，天体物理学家才取得了第一个定量的观测证据。美国天文学家泰勒等人用一架直径300米的射电望远镜对双致密星体系PSRl913+16进行了长达4年的观测，确认了它由于引力辐射阻尼而使公转周期稳定地变短。这个发现对引力波的存在提供了一个有力的支持。
目前，人类认识到的自然界有四种基本的相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用。这四种相互作用都是通过场来实现的，万有引力通过引力场交换引力子，电磁作用通过电磁场交换光子，弱相互作用通过中间玻色子场交换W±和Z0粒子，强相互作用通过胶子场交换胶子。四种基本相互作用都是通过交换粒子才能进行，表明近距作用的观点是符合现代物理学理论的。
关于近距作用与超距作用的争论历史，实际上就是人类对物体间相互作用机制的探讨过程，它的一个重要结果就是提出了物质的另一种形态——场。
四、法拉第的科学思想方法
1.确信各种运动形式的相互联系和相互转化
法拉第对自然力（或能）的统一性具有坚定的信念，他始终不渝地为证实各种现象之间的普遍联系而努力。他在《关于光的偏振面的磁致偏转》一文的开始就明确指出：“我长期以来坚持一种看法。几乎可以说是确信，……物质的力借以表现出来的各种形式，都有一个共同的起源，或者换句话说，它们如此地直接关联和相互依赖，以至好象可以从一种形式转换成另一种形式，并在它们的作用中具有相等的能力。”相信并力图揭示自然力的“统一性”这一指导思想是贯穿他整个研究工作的一条主线。他坚持不懈地为从实验上证实电、磁、光之间的联系而努力。显然电磁感应现象和磁致旋光现象的发现都是在他的关于自然力之统一的思想指导下得出的。
法拉第在1831年发现了电磁感应，揭示了电与磁的相互联系后，并不就此止步，而是让研究继续向前发展，揭示自然界各种运动形式的普遍联系。1833年，法拉第研究了用各种不同的办法产生的电（摩擦电、电池的电、动物电、温差热电、电磁感应产生的电等等）是否是同一种电的问题，他在比较了各种电产生的物理效应所得出结论：“电的所有这些形式与得到它们的来源无关，在其本质上是完全相同的。”
1834年，法拉第研究了电与化学的关系，得出了电解定律，即电解所析出的物质的质量与溶液的电量成正比，与析出物的化学当量，亦即与原子价除以原子量的数值成正比。他已将化学亲和力，即各种原子之间相互结合的吸引力，理解为参与化学反应的物质粒子的电吸引力。他说：“我们相信物质的原子被以某种方式赋予了电力或者与电力相关联，我们把大多数物质的明显属性归之于物质的原子，其中就有它们相互之间的化学亲和力。”他又说：“化学亲和力和电力是同一种力。”他反对用接触理论说明电池中电的来源的流行观念，认为接触理论实际上是一种无中生有的能和力的创生说，是和我们已知的各种形式的自然力之间可以互相转换但决不能凭空产生的事实相矛盾的。他说：“……电池的电本身仅仅是真实的化学作用或它的原动力的一种发挥形式，或展现方式，或存在方式。因此我早已说过我赞同那些人的观点，即相信电的供应是来自化学能。”
1845年，法拉第发现了光的振动面在强磁场中的旋转。这表示光学现象与磁学现象间存在内在的联系。当他用一束偏振光顺着磁力线方向透过置于强电磁铁的两个磁极之间的“重玻璃”时，利用尼科耳棱镜，他发现光的偏振面发生了一定角度的偏转，磁力越强，偏转角越大。这就是法拉第的磁致旋光效应。这个发现载于他的《电学的实验研究》第19节。法拉第兴奋地说：“我确信，光与电和磁的关系是从这里开始被发现的。”“这件事更有力地证明，一切自然力都是可以互相转化的，有着共同的起源。”我们知道，这种效应实际上是磁场使位于其中的物质受到影响，间接地使光的偏振面发生旋转，并非磁场对光的直接作用。
法拉第还考虑过“在引力和电力之间可能的联系”。他写道：“有一个古老而不可改变的信念，即自然界的一切力都彼此有关，有共同的起源，或者是同一基本力的不同表现形式。这种信念常常使我想到在实验上证明重力和电力之问联系的可能性。”1849年，他在日记上写道：“重力这种力与电力、磁力和其他力的实验关系一定能够找出来，从而通过相互作用和等价的效应来确定这种关系。考虑了一下如何用事实和试验着手解决这个问题。”要把这些伟大猜测变成科学事实还需要经历一个漫长而艰难的路程，这远远不是法拉第所能完成的。他作为先驱者尽了自己最大的努力。
1859年，他已是68岁的老人，还步履蹒跚地爬到泰晤士河畔滑铁卢大桥附近的高塔上去做实验，观察是否会因重力的变化而产生电荷的变化，结果失败了。他在日记上写道：“现在我的实验就到此为止，结果是否定的。但它们并没有动摇我坚强的信念，即重力和电力之间一定是有关系的。”今天看来，他把问题想得太简单直观了，但他坚信自然力的统一的思想仍然是非常可贵的。
值得指出的是，相信自然界的和谐统一，这也是法拉第同时代许多科学家共同的信念。他们中也有不少人在这种信念影响下从事研究，终于在科学上有所发现。但他们往往是浅尝辄止，缺少穷追到底的气概，或是择一而终，钻进一个课题便很少再考虑其他方面的问题。而法拉第却不同，他比同时代的科学家站得更高，看得更远，认识得更深刻，处理的问题更广泛，正像他的传记作家克劳塞所形容的那样：“他从像庇斯伽山那样的高处，下眺自然界中还没有为人征服的方面，拿出预言家的眼光，画出应该遵循的途径。他使后继的人得到一种线索，可以领导他们在那荆棘丛生的知识道路中安全渡过。”
2.力线和场的概念
法拉第否定超距作用，主张物质之问的电磁力是需要由媒质传递的近距作用力的观点。然而电磁作用究竟怎样借介质接触而传递呢？为了回答这一问题，他引入了力线和场的概念。
早在1821年，当他发现了磁极绕电流或载流导线绕磁铁转动的电磁旋转现象之后，为了说明电磁旋转现象，他提出了“电磁流”的概念。他认为载流导线绕磁极旋转是因为磁极周围存在环形的“电磁流”。联系到撒在磁铁周围的铁屑所排列的曲线，他萌发了磁力线的想法。他在《论某些新的电磁运动和磁的理论》一文中写道：“我相信每个磁学实验对于磁极或金属屑的全部影响是与环流的概念一致的。”
为了定量地、具体地描述空间任何区域磁力的本性、情况、方向和大小，他类比于流体场，提出了场是由力的线或力的管子组成的思想。他说：“如果在空间取一个任意小的闭合曲线，与这个闭合曲线相切的力线形成一个返回到自身的管状的表面。这个表面称之为力管。”力管的设想不只考虑到磁场强度的方向，也考虑到磁场强度的大小。沿着整个管的长度，磁场强度和管的切面积的乘积是一个常数，即力线数的总和不变。在这个基础上法拉第设想把整个空间用力管分成许多部分，并使每个力管具有同样确定的值。为了简单起见，每个力管可以称为一个“力线单位”，于是磁场强度就由单位力线的分散和集中来表示，在任何点通过垂直于力管方向上单位面积的力管数就表示了磁场强度。
法拉第还认为力线并非只是几何的，而且也是物理实在的。他赋予电力线和磁力线一定的机械性质。力管在伸长方向（纵向）有收缩的趋势，而在侧向（横向）有扩张的趋势，因此连结异性电荷或异性磁极的力管将把它们拉向一起，而同性电荷或同性磁极的互相排斥则是因为它们发出的力线不能连接，力管的侧向扩张趋势造成了它们的互相排斥。为了说明力线和力管的物理实在性，他用一张撒上铁屑的纸，在其下面用磁棒轻轻振动，于是这些铁屑就清楚地呈现出磁场的力线。法拉第认为这些力线具有实在的意义，于是他用电力线和磁力线的图形来形象地表示带电体和磁体周围的场。力线上任一点的切线方向就是场强的方向；力线密的地方，场强就强，力线疏的地方，场强就弱；场源不变时，力线图形不变；场源运动或变化时，力线也随之变化。法拉第应用上述观念成功地描述了电磁感应现象以及电场和磁场的许多性质。
