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ファンデルワールス力は物理の分野ではどのように説明されますか?

物理の分野では
自然界の全ての力は、次の4 つに還元できるとされている(第5の力は除く)。

重力
電磁気力
強い力
弱い力

となっていますが、上記のどれに当てはまるのでしょうか?また、ファンデルワールス力をどのように説明するのでしょうか?
自分は「弱い力」ではないかと思っているのですが、ネット上には「ファンデルワールス力」と「弱い力」との関連を著す文献を見つけることが出来ませんでした。
お手数ですが、よろしくお願いします。

A 回答 (5件)

#4です。


#4の最初で
>#2に書かれている
>>理論上は重力でもいい (し実際に働く) んだけど多分電磁気力の方が強い.
>という文章が気になります。

と書きました。

#2ではなくて#3です。

#2様、#3様、申し訳ありませんでした。
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#1です。



#2に書かれている

>理論上は重力でもいい (し実際に働く) んだけど多分電磁気力の方が強い.

という文章が気になります。

この質問は力の働く場面や力の大きさ、スケールなどの混乱によるものです。原子核の内部で働く力か、原子核の外部で働く力かです。
「弱い力」というのは単に「弱い」力ではありません。特定の場面で働く特定の力に対して付けた名前です。普通名詞ではありません。「弱い力」の到達距離が10^(-16)cm程度であると書かれています。原子の大きさが10^(-8)cm程度ですから原子の大きさの1億分の1です。原子核の中ではものすごく強い力がものすごく狭い範囲で働いているのです。ここでは電磁気力も重力も関係がありません。
理論的には働いているが小さいだけだというような表現をすると混乱します。質問者様のような混乱を防ぐ意味でもはっきりと区別する必要があります。ある程度以上小さいものは存在しないとしてしまうのがいいでしょう。到達距離という目安になる数字を出しているのもそういう判断のもののはずです。「自動車の運動にも相対論的な効果は効いている、ただ小さいだけだ」というような表現をすれば力学を勉強している人は混乱します。

原子、分子の世界でも重力は関係がありません。
水素原子を例にとって陽子と電子の間に働く重力Fgと静電引力Feとの大きさの比較をやってみます。(これは電磁気学や量子力学の教科書によく載っています。)
Fg/Fe≒4×10^(-40)
というとんでもなく小さい値です。

>多分電磁気力の方が強い

なんてレベルのものではありません。上で出てきた1億分の1を5回繰り返さなければいけないのですから。

大きいとか小さい、強いとか弱いはいつも比較が問題になります。どういう場で考えているのかを意識する必要があります。
地球上で考えた大きい、小さいであるのか、太陽系で考えた大きい、小さいであるのか、銀河系で考えた大きい、小さいであるのか、・・・で意味が変わってきます。

化学結合は全て電磁気力です。
共有結合、イオン結合、金属結合、水素結合、分子間力
は最大でも1000倍程度の違いでしょう。
ファンデルワールス力は分子間力の1つです。ここに示されているものの中では一番弱い力です。

>ネット上には「ファンデルワールス力」と「弱い力」との関連を著す文献を見つけることが出来ませんでした。

関連がないのですから見つからないのは当然です。
「ファンデルワールス力」の説明はいくらでもあるはずです。「弱い力」の説明もあるはずです。そういう調べ方はされなかったのですか。
基礎からきちんと積み上げていく勉強をしてください。トピックスだけを追いかけてはいけません。
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確かに「ファンデルワールス力」は (水素結合などと比べると) 「弱い力」だけど....


ど~考えても「ファンデルワールス力が弱い力に由来する」ということはありえないと思う. だって, 弱い力の到達距離って 10^-16cm 程度と考えられてるわけだから, 他の原子まで届かない.
理論上は重力でもいい (し実際に働く) んだけど多分電磁気力の方が強い.
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#1のお答えどおり電磁気力です。


ファンデルワールス力はロンドン分散力とも呼ばれ量子力学を抜きにして説明すると、分子の(仮想的)分極が他の分子の分極を引き起こし引き合う力という化け物じみた説明になってしまいます。ここでも分極は電気的な分極です。
ファンデルワールス力に似た相互作用は他の力でも起こる可能性があるのかも知れません。そこまでご説明する力は私にはありません。
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ファンデルワールス力という力がどういう場面ででてくるのかを調べられましたか。

名前だけ見て質問しているのではないでしょうね。

こういう難しい話を出しておられるのですから量子力学の勉強もされているのでしょうね。
原子軌道や化学結合についてはどうですか。
水素原子のエネルギー順位や軌道を求めるときに元になった力は何でしたか。陽子と電子との間に働く静電引力(クーロン力)だったはずです。

原子、分子、イオンまたはその集合体の性質を決めている力は元をたどればクーロン力です。
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Q分子間力って? 万有引力じゃないの?

分子間力(ファンデルワールス力)って万有引力とは違うのでしょうか?

高校化学での質問です。

Aベストアンサー

物理学において、力は、次の4つに分けられます。「第5の力」を入れて,5つとする場合もあり。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%9B

1.重力 (万有引力)
2.電磁気力 (磁石の力など)
3.強い力
4.弱い力

化学は、専門外なので、分かりませんが、ファンデルワールス力は、「弱い力」ではないでしょうか。
(間違っていたらごめんなさい)
少なくとも、万有引力とは、異なると思います。

ファンデルワールス力
http://www.google.co.jp/search?q=cache:pj49JIu4lYwJ:ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%83%87%E3%83%AB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%B9%E5%8A%9B+%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%83%87%E3%83%AB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%B9%E5%8A%9B&hl=ja&ie=UTF-8


万有引力
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%87%E6%9C%89%E5%BC%95%E5%8A%9B

参考URL:http://www.google.co.jp/search?q=cache:pj49JIu4lYwJ:ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%83%87%E3%83%AB%

物理学において、力は、次の4つに分けられます。「第5の力」を入れて,5つとする場合もあり。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%9B

1.重力 (万有引力)
2.電磁気力 (磁石の力など)
3.強い力
4.弱い力

化学は、専門外なので、分かりませんが、ファンデルワールス力は、「弱い力」ではないでしょうか。
(間違っていたらごめんなさい)
少なくとも、万有引力とは、異なると思います。

ファンデルワールス力
http://www.google.co.jp/search?q=cache:pj49JIu4lYwJ:ja.wikipedia....続きを読む

Q極性について

物質の「極性」とはどういう物なのでしょうか?
水やアルコールは極性が強いと言います。なぜ?
また水蒸気や気体の状態でも同様に、極性の強さは
変化しないのですか?

Aベストアンサー

化合物の極性は、その物質の状態による違い、測定方法による違いなど様々なパラメータが絡んでくるため、これを数値化して一義的に解釈するのは困難なように思われます。ただ、No.6の方がおっしゃるように、比誘電率(誘電率?)の値は物質の極性を表す一つの指標になるかと思います。そして比誘電率の値は化学便覧にかなりのデータが記載されていますので、そちらで調べる事ができます。

また、上にて極性を数値化するのは困難といいましたが、最も広範囲に求められた極性(特に溶媒)の指標としてDimorthとReichardtらが提唱したET(30)というパラメータが知られています。この数値は「Solvents and Solvent effects in organic chemitry」というWiley社の本にその求め方などと共に詳しく載っています。もし図書館などにおいてあればご参考までに。購入する事もできますけど値がはりますし(2万くらい)、洋書ですので理解するのはちょっと難しいかもしれません(かくいう私も、恥ずかしながらデータ集として使用しているのみでほとんど読んでおりません)。

さらに、ネット上で見つけたのですが(詳しく読んでいないので自信はありませんが)SPP (solvent polality/polalizability) scaleというのもその名の通り極性の指標になるかと思います。こちらは一覧表がダウンロードできますので、もしよろしければ参考にしてみて下さい。

http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/depaz/escalas/web_solvents.htm

参考URL:http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/depaz/escalas/web_solvents.htm

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Q水素結合とはどういうものですか?

現在、化学を勉強している者です。水素結合についての説明が理解できません。わかりやすく教えていただけないでしょうか?また、水素結合に特徴があったらそれもよろしくお願いします。

Aベストアンサー

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
ご存じと思いますが、原子核というのは原子のサイズに比べてはるかに小さいために、H+というのは他のイオンとは比べ物にならないほど小さいといえます。もちろん、正電荷を持つ水素というのは水素イオンとは異なりますので、原子殻がむき出しになっているわけではありませんが、電子が電気陰性度の大きい原子に引き寄せられているために、むき出しに近い状態になり、非常に小さい空間に正電荷が密集することになります。
そこに、他の電気陰性度の大きい原子のδーが接近すれば、静電的な引力が生じるということです。
そのときの、水素は通常の水素原子に比べても小さいために、水素結合の結合角は180度に近くなります。つまり、2個の球(電気陰性度の大きい原子)が非常に小さな球(水素原子)を介してつながれば、直線状にならざるを得ないということです。

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。
電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

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QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Qファンデルワールス力を簡単に

ファンデルワールス力を簡単に教えてください。
wikiを読んでもよくわかりません。

Aベストアンサー

こちらのほうが、+-の偏りができるイメージがつきやすいかもしれませんね。

目で見て操作する「分子の世界」-そのミクロ構造と物性- 分子の構造
http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0200a/contents/20802.html

普通に元素記号どうしを線でつないでみても対称なのに、実際電子が動いている(量子的に分布している)と、電荷が微妙に偏ってる瞬間が結構多いのです。

そういう、電子1個分も動いているわけじゃないけど、マイナス電荷寄り・プラス電荷寄りのところが分子内でできて、隣の分子との間での+-での引力を起こす、というのがファンデルワールス力の一部、ロンドン分散力です。

ファンデルワールス力 - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%83%87%E3%83%AB%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%B9%E5%8A%9B

あと、電荷のかたよりをもった分子に誘発されて、励起双極子として電荷が微妙に偏る、という場合もあるので、ロンドン分散力や励起双極子などの分子間力をまとめて、ファンデルワールス力と呼んでいます。

こちらのほうが、+-の偏りができるイメージがつきやすいかもしれませんね。

目で見て操作する「分子の世界」-そのミクロ構造と物性- 分子の構造
http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0200a/contents/20802.html

普通に元素記号どうしを線でつないでみても対称なのに、実際電子が動いている(量子的に分布している)と、電荷が微妙に偏ってる瞬間が結構多いのです。

そういう、電子1個分も動いているわけじゃないけど、マイナス電荷寄り・プラス電荷寄りのところが分子内でできて、隣の分子との間での+...続きを読む

Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Q自然界の様々な力は、4つの力のどれに還元されますか?

自然界に働く力は全て、(1)万有引力、(2)電磁気力、(3)強い力(中間子に関連)、(4)弱い力(中性子に関連)の4つの力に還元できると聞きました。しかし、実際に自然界で発生している力を考えてみると、さっぱりわからなくなってしまいました。

例えば、以下の力は、上記の4つの力のどれによるものなのでしょうか?

1.慣性力(飛んできたボールがガーンと頭に当たる力)
2.水圧(上下方向は万有引力? では、横方向の力は?)
3.風圧
4.筋力(例えばジャンプするときの力)
5.爆発力(火薬の場合と原子爆弾の場合)
6.表面張力
7.遠心力

Aベストアンサー

1:電磁気力。ボールが頭に力を及ぼすというのは、ボールの原子と頭の原子が近づいたとき、エネルギーが上昇することに基づきます。
2:電磁気力。1と同じで、水分子が近づくとエネルギーが上昇します。
3:電磁気力。空気の分子が物体に衝突しているので、1と同じです。
4:電磁気力。筋タンパク(アクチン、ミオシン)の特定の部位に働く分子間力です。
5:爆発力を爆発のエネルギー源と解釈すると電磁気力。
火薬の場合は、原子の結合が組み変わることによって、組み変わる前と後の差に相当するエネルギーが放出されるものです。原子の結合はすべて電磁気力です。
原子爆弾の場合は、核分裂エネルギーの主要部分は、大きな正電荷をもつ原子核が核力に打ち勝って割れ、正電荷同士の斥力によってエネルギーが放出されると解釈されます。
6:表面張力は、分子間力が原因だから電磁気力です。
7:#1様の説明の通り見かけの力で、回転系から慣性系に座標変換すると消えます。

強い力、弱い力を日常生活で実感することはありません。万有引力以外で日常体験する力はすべて電磁気力です。
化学結合とか分子間力といっているものはすべて電磁気力です。つまり、物体が接触して伝える力は電磁気力です。ロープの張力、バネの力、空気圧、筋力、摩擦力、抗力、応力、物体の衝突など。

1:電磁気力。ボールが頭に力を及ぼすというのは、ボールの原子と頭の原子が近づいたとき、エネルギーが上昇することに基づきます。
2:電磁気力。1と同じで、水分子が近づくとエネルギーが上昇します。
3:電磁気力。空気の分子が物体に衝突しているので、1と同じです。
4:電磁気力。筋タンパク(アクチン、ミオシン)の特定の部位に働く分子間力です。
5:爆発力を爆発のエネルギー源と解釈すると電磁気力。
火薬の場合は、原子の結合が組み変わることによって、組み変わる前と後の差に相当するエ...続きを読む

Qクーロン力とファンデルワールス力の違い

高校化学の範囲で教えてください。
クーロン力とファンデルワールス力と分子間力の違いは何なのでしょうか?

ファンデルワールス力=分子間力>クーロン力
ということでよいのでしょうか?

Aベストアンサー

高校生向きに定義すると以下のようになります。
(1) クーロン力
 物理的な力の一種。
 ありとあらゆる電荷と電荷の間にはたらく引力/反発力。
(2) 分子間力
 閉殻の原子・分子の間に働く引力/反発力の総称
(3) ファンデルワールス力
 弱い分子間力の一種。引力。電気双極子の間にはたらくクーロン力が原因。

「閉殻」は、化学結合の手を持っていない状態と思えば良いでしょう。
「電気双極子」は、プラスのごく近くにマイナスの電荷があるようなペアの事です。

電気陰性度が違う原子が結合すると、電荷が偏って電気双極子になります(HClとかCOとか)。
電気陰性度が同じでも、外の影響や電子分布の揺らぎのために
電荷が偏って、一時的に電気双極子として振舞う場合があります。
前者を「永久電気双極子」、後者は「誘起電気双極子」と呼びます。これらの
双極子間のクーロン力(の平均)がファンデルワールス力の起源です。

その他の起源から生じる力もまとめて、分子間力と呼びます。

Q「強い力」は引力で「弱い力」は斥力ですか?

基本相互作用(自然界の四つの力)についての質問です。
とは言っても物理は高卒程度なので、表面的に分かり易い大雑把な回答をお願いします。

基本相互作用中、重力には引力のみ、電磁力には引力と斥力がありますね。
『強い力は核子を結合させている』との記述がありましたので、引力と思われます。
『弱い力はβ崩壊に関わる』との記述がありましたので、斥力と思われます。

Wikipediaやらその他のサイトをググってみても、強い力と弱い力について、はっきりと『引力だ!』『斥力だ!』と書かれていなかったので質問を挙げました。

自分の考え方で合っているなら『合っている』だけで構いません。
間違っているなら極表面的な解説をお願いします。
なにせWikipediaの解説ですら難解に感じているほどなので、「簡単に説明するのは難しいのでしない」でも結構です。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 引力か斥力かを、ざっくり言えば、弱い力も強い力も一種の引力だと言えます。なぜなら、どちらもプラスの電荷の陽子と電気的に中性の中性子が集まってできている原子核が、どうして電気的な反発力(中性子はともかく、陽子は電気的にプラスで反発)があるのに、壊れずに安定して存在しているかを説明する力ですから。

 重力や電磁気力だと、遠隔作用説的には、二つの物体の間に「力」が働くと説明しますし、近接作用的には、ある物体の周りの空間が歪み、そこに別の物体を多くと、その別の物体が力を受ける、というような説明をします。

 弱い力と強い力は、普通はそういう説明をしません。原子核内部のことですから、以降、物体ではなく素粒子という言葉を使います。また、重力は電磁気力よりはるかに弱いので、無視します。

 原子核では、陽子同士が反発します。でもなぜ壊れないか、ということを説明するには、「陽子や中性子が何か素粒子を交換している関係があるために安定する」ということがいえればOKだと分かっていました。これを「交換力」といいます。

 つまり、電磁気力のような二つの電荷の「間」に働く「力」とか、電磁気的に「空間が歪む」とか、そういう発想と根本的に異なるわけです。
 素粒子同士が互いに素粒子を受渡しする関係があるから離れられない、なぜならそのほうが安定する、つまりエネルギーが低い状態になっている、ということです。

 水は水路さえあれば、高い所から低い所に流れて行きます。逆は自然には起こりません。高い所に移そうとすれば「エネルギー」を使って、ポンプなりなんなりでくみ上げなければなりません。
 おおざっぱな言い方ですが、物理現象はすべて、エネルギーの低いほうへ移るのが自然の成り行きです。言葉を変えれば、エネルギー準位(高さの度合い)の低いほうが安定するわけです。不安定な状態は壊れて、安定な状態に落ち着くのが自然の成り行き、とも言えるでしょうか。

 弱い力と強い力に戻りまして。中性子は不安定な素粒子だということが分かっていました。ベータ崩壊、つまり電子を出し、同時に反ニュートリノという素粒子を放出して陽子になってしまうのです。このとき、そばに陽子があると、その電子と反ニュートリノを吸収して中性子に変化します。
 そこで、原子核内部では陽子と中性子が電子と反ニュートリノの交換をしていて、その交換関係の交換力のために、原子核は電磁気的な斥力に打ち勝って安定しているのではないか、と考えられました。

 しかし、その交換関係の交換力では、電磁気力に勝てないことが分かりました。

 そこで、湯川博士は未知の「中間子」というものがあって、それを陽子や中性子が交換する交換力がある、という仮説を提唱しました。他の物理学者は、その仮説には冷やかでしたが、宇宙からの放射線の中に、確かに中間子と考えられる素粒子が観測され、さらに実験などで検証されて、中間子の実在が証明されました。
 そうしてようやく湯川博士の仮説が認められ、陽子同士が中間子を交換する交換力により原子核が安定しているとなりました。これが「強い力」です。これのおかげで、湯川博士はノーベル物理学賞を受賞しています。

 その後、研究が進み、中間子以外にも「強い力」があることが分かってきたので、中間子による強い力は、核力と名付けられて区別されています。

 以上のように、弱い力も強い力も原子核を構成する陽子や中間子を結びつける力ですので、一種の引力とも言えますが、そのメカニズムが違うので交換力と呼ぶのが普通です。ですので、引力(とか斥力)という言葉で説明することが、あまりないのだと思います。

 引力か斥力かを、ざっくり言えば、弱い力も強い力も一種の引力だと言えます。なぜなら、どちらもプラスの電荷の陽子と電気的に中性の中性子が集まってできている原子核が、どうして電気的な反発力(中性子はともかく、陽子は電気的にプラスで反発)があるのに、壊れずに安定して存在しているかを説明する力ですから。

 重力や電磁気力だと、遠隔作用説的には、二つの物体の間に「力」が働くと説明しますし、近接作用的には、ある物体の周りの空間が歪み、そこに別の物体を多くと、その別の物体が力を受ける、...続きを読む


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