¿Por qué los campos eléctricos y los campos magnéticos se comportan como ondas o partículas en cierta propiedad?

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Las ondas se vieron por primera vez en el agua, luego las ecuaciones de ondas que describían las ondas de agua se usaron para la acústica, y luego, cuando Maxwell mostró brillantemente que la luz eran ondas electromagnéticas, la expectativa era que las ondas electromagnéticas "funcionaban" en lo que respecta a la energía y el impulso. de la misma manera que funcionan las ondas de agua y las ondas acústicas: un medio que transporta la energía y el impulso. Inventaron el éter luminífero .

Esta era la expectativa hasta el experimento de Michelson Morley que trató de medir las ondas electromagnéticas en el éter y descubrió que no hay éter, pero las ondas se propagaban a sí mismas. Las ecuaciones de Maxwell se mantuvieron, pero la energía fue transportada por el campo eléctrico y el campo magnético que describe la onda.

Así es como estaban las cosas hasta la revolución de la mecánica cuántica, donde usaron ecuaciones de onda para describir la probabilidad de encontrar una partícula en un (x,y,z,t) , y entra la confusión de la dualidad de onda de la partícula. En mecánica cuántica , las partículas son partículas puntuales, o sistemas de partículas puntuales, descritas por cuatro vectores .

Se puede demostrar matemáticamente que la superposición de las funciones de onda de muchos fotones genera el campo electromagnético clásico, pero se necesita la teoría cuántica de campos para comprender la derivación.

La corriente principal de la física ahora acepta que el nivel subyacente de la naturaleza es la mecánica cuántica. Por lo tanto, las ondas clásicas que vemos como luz están compuestas de millones de fotones y son los fotones los que transportan la energía y el impulso. Las matemáticas mecánicas cuánticas también se pueden usar para describir campos estáticos como se describe aquí.

Este es el estado de comprensión de las partículas y las interacciones en la física convencional, y las teorías son predictivas y están validadas por innumerables datos. No hay confusión que no pueda resolverse mediante matemáticas cuidadosas.

Si entiendo su pregunta correctamente, entonces no será de ayuda mostrarle cómo se pueden escribir expresiones para la cantidad de movimiento y la energía en términos de campos eléctricos y magnéticos, y decirle que las mediciones de esas cantidades en estos campos concuerdan con las predicciones obtenidas. de tales expresiones. Entonces, en lugar de eso, te doy la observación de un experimento simple que puedes realizar y luego piensas en sus implicaciones.

Un imán permanente tiene un campo magnético a su alrededor. Si sostengo el imán sobre un pequeño objeto de metal que está sobre mi mesa, entonces el objeto puede ser atraído hacia el imán y quedar pegado a él. Ahora piensa en lo que sucede allí. Para que el objeto se eleve contra la atracción de la gravedad, debe ganar algo de energía. ¿Cómo llegó esa energía a él? Debe haber sido transferido a través del campo magnético. Por lo tanto, el campo debe ser capaz de contener energía. Además, el objeto debe haber tomado algo de impulso mientras se movía hacia arriba. El principio de conservación de la cantidad de movimiento me dice que el campo debe haber transferido esta cantidad de movimiento al objeto. Entonces, el campo también debe tener la capacidad de transmitir impulso.