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『自然界の四つの力』についての質問です。
「自然界には四つの力があります。」というような記述をよく見かけるのですが、これは『場の力（非接触力？）に限定すると宇宙にはこれ以外に場による力が存在しない』ということですか？
もしくは『ミクロに見れば（原子レベル）、接触力も四つの力の中に含まれている』ということですか？
例えば、垂直抗力も重力により上の物体から力を受けると、下の物体の原子は押しつぶされ、電気的反発が生じる、これをマクロに見ると垂直抗力、ということですか？
ただ単純に非接触力は強い力、弱い力、電磁気力、重力以外に確認できていないということですか？
No.1ベストアンサー
- 回答日時：
非接触力と言う表現が適切からどうかはわかりませんが、場によって伝達される力が４つあるのは確かでしょう。
質問文にあるような物体が直接接触する場合の力の伝達に関連するとしたら、電磁気力により原子の大きさが保たれている事及び強い力（核力）によって、原子核の大きさ（物理的な核力の影響する範囲）が保たれるから、抗力（反力）が生ずると考えるのが適当でしょう。
なお、垂直抗力とは、物体の剛性による反力ですから、その原因が電磁気力及び核力によるのは確かですが、電気的反発力だけに還元するのは適当では無いでしょう。
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「電気的反発力だけに還元するのは適当では無い」とはどういうことでしょうか？
ミクロな観点から見るとそれ以外に働いている力はないように思えるのですが、
No.8
- 回答日時：
>宇宙にはこれ以外に場による力が存在しないということか？
４つわかると全てわかるかなぁと思って解明を試みたが
それぞれ事象がわかったレベルで小休止の状態が現状
４つの力に限らずだが、物理学では事象を正確に表現できる数式ができ
その数式の正しさが検証されれば一応のゴールとなる
実はどのようにしてその事象がなりたつのか？はあまり追求しない
（ホントはどのようにして？のほうが物の理（ことわり）に近い）
なので、接触？非接触？といったシンプルな質問に物理学は答えを持っていない。
非接触？について少し話すと
速度や時間や質量の変化が何もない空間を介して整合性をもって変化する…
ということは論理的に無理なのである
これらの変化の"素"を説明するには素粒子以下の最小物質モデルの構築が
必要だが、それについて物理学ではあまり触れない
それは
最小物質は論理的に認識不可 → 認識できないモノは検証できない
→ 検証できないものは実績にならない という理由による
したがって素粒子は我々が認識できる範囲での最小物質モデルという理解が正しい
なので、どのような物理学の理論であろうと"これで全て"みたいなことにはならない
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No.7
- 回答日時：
よくわからないけど、ミクロでみれば接触なんて概念はない。
原子の構造を考えてみて。原子核の周りを、電子がまとわりくつ。そのオーダーは、原子を１とすると、電子の半径は１０万倍から１００万倍。
つまり、原子や分子は、スカスカなのです。例えると、東京駅に１ｍの球を置くと、電子が飛んでるのは、１００ｋｍはなれた、水戸ー高崎ー宇都宮・・・ってところ。
関東全部空間。それくらいスカスカなのが原子です。
ものの硬さや、接触は、原子をつくる電子や原子核に働く、電磁気力を感じているだけなのです。わかりますか？
まあ、重力は感覚はわかるでしょうが、
弱い力は、物質を変える力です。およそ、力学で言う力とは違いますね。
強い力は、近づくと弱くなり、離れると無限に強くなる・・・・という不思議な力ですし。
面白いですね。
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No.6
- 回答日時：
お礼ありがとうございます。
原子をその大きさに留めている力は、電磁力・弱い相互力・強い相互力が全て働いています。
また、力の作用に対して、抗する為には、重力（及びそれに付随する慣性力）の作用も必要でしょう。
統一理論では、もしかしたら電磁力に統合できるかもしれませんが、今の宇宙では、４つの力に分かれていると言う事です。
なお、非接触力と言う表現が適当かどうかわからないと言うのは、少なくとも相互作用をする物質は場で接していると言う事です。
非接触力を遠隔力と考えると、ニュートンが万有引力を遠隔力とした事から、魔術を容認したと批判された状態と同じになってしまいます。（ニュートンは、「神」ならば、そのような遠隔力を準備できるとして、遠隔力が何故生まれるかは問題にしませんでした）
現在は、場も物理的実体として考えるので、重力なども場の作用として、遠隔力とは考えません。
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＞非接触力と言う表現が適当かどうかわからないと言うのは、少なくとも相互作用をする物質は場で接していると言う事です。
なるほど！よく分かりました。ご回答ありがとうございました。
No.4
- 回答日時：
ちょっと表現が悪かったので訂正します。
>ひとつの分子の中にある原子どうしだって、ミクロな眼で見れば「接触していない」のです。
この部分は誤解を招く恐れがあるので取り消します。あなたが思い描くような「接触」の概念ではないという意味ではないと言いたかったのですが。全体の論旨には変わりありません。
また追加で、原子間力顕微鏡なるものについて調べてみることをおすすめします。きわめて細くした針先（カンチレバー）を試料にきわめて近づけると力が働く、それを利用して試料の形状をナノスケールで測定できる顕微鏡です。
日常的なスケールにおける「接触」の感覚なら、接触するまでは力はゼロ、接触した途端に反発力が働きます。しかし実際にはそうなっていません。
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＞あなたが思い描くような「接触」の概念ではないという意味ではない
とは、どういう意味ですか？
私の考える「接触」の概念を否定していないということですか？
『ひとつの分子の中にある原子どうしだって、ミクロな眼で見れば「接触していない」のです。』
を削除した上で、私の「接触」の概念を（一部？）認めるということですか？
どの部分を肯定していますか？
No.3
- 回答日時：
簡単に言うとあなたの考えている「接触」という概念は無意味です。
それはあくまで巨視的に見た場合の現象の記述です。2つの物体が接触した場所を拡大して見れば、分子（金属原子のこともある）が隣り合っています。隣り合った分子どうしのあいだには分子間力なる力が働きます。分子間力はファンデルワールス力や水素結合など4つの力に分けられますが、いずれも元をたどれば電気的な力です。
さらに分子の中を見れば、原子どうしが化学結合でつながっています。化学結合もまた電気的な力です。
あなたは4つの力が「非接触力」であるという言葉にこだわっていますが、ひとつの分子の中にある原子どうしだって、ミクロな眼で見れば「接触していない」のです。
そもそも「接触」という概念は明確な表面の存在を前提としています。しかし実際には、原子の外側にある電子は「電子雲」と呼ばれる、電子の存在確率の濃淡で表される雲のような広がりで実際には存在します。何のことかわからないと言われても、私にもこれ以上はうまく説明できません。量子力学を勉強して頂く必要があります。
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＞簡単に言うとあなたの考えている「接触」という概念は無意味です。それはあくまで巨視的に見た場合の現象の記述です。
質問の時点で"接触力とはマクロに見たものか"の確認（質問）をしていると思うのですが、、
↓
『これをマクロに見ると垂直抗力、ということですか？』
No.2
- 回答日時：
あなたが接触力と言ってるものの正体がいまいちよくわからないのですが。
もし非常に素朴な、日々の暮らしの中における「接触」によって起きるもろもろの力のことを指しているなら、そいつらは電気的な引力や反発力です。つまり電磁気力です。
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四つの力は全て非接触力で距離に応じて働く力の大きさが変わります。
接触力はミクロの視点からすると「原子同士は接触しているのか？」という疑問が生じ、接触力も四つの力に還元できるのではないかと思うので、「自然界には四つの力があります。」という記述になってしまうのですか？という疑問です。
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