¿A qué escala las ecuaciones de Maxwell no describen con precisión la realidad?

La mecánica cuántica predice el comportamiento ondulatorio y probabilístico a escalas suficientemente pequeñas. Las ecuaciones de Maxwell, siendo clásicas y continuas, no modelan eso correctamente. Sin embargo, hay otro régimen donde las ecuaciones de Maxwell fallan:

Gran campo electrico.

En una región con un potencial suficientemente alto, alrededor de 10 ^ 18 V / m, las ecuaciones de Maxwell requieren términos de corrección no lineales (descritos por la teoría cuántica de campos). Esto es gracias al fondo virtual cuántico, un mar de pares de partículas / antipartículas que emergen y se aniquilan. Por lo general, son transitorios, pero si el potencial es lo suficientemente alto, los pares pueden “deslizarse” hacia abajo la energía y volar antes de la aniquilación mutua. En otras palabras, estamos bombeando energía al espacio y las partículas salen disparadas.

Límite de Schwinger

La ecuación que proporcionó es para el campo eléctrico, por lo que la respuesta petulante es que su ecuación nunca representa con precisión el potencial eléctrico. El potencial eléctrico varía como 1 / r. Es la derivada con respecto a r del campo eléctrico.

Esta ecuación es precisa al menos en dimensiones de tamaño atómico. Se puede usar con la mecánica cuántica para describir las propiedades de los elementos químicos. La mecánica clásica NO se aplica a esos niveles.

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