物理学での力は粒子の交換ですか？

質問

現状での解釈としてで良いのですが、根本的に究極的に力がなんなのか、力を構成するものが存在するのか、力は力として何にも構成されずこれ自体として理由や因果を持たずに存在しているのか、色々検索して調べているのですが、難解でわかりません。
「基本的な四つの力がある」
「その四つの力は素粒子のレベルで素粒子(グルーオンや光子など)が交換されていて発生する」
これでいいのでしょうか？
分かりにくいのは交換ということで力が発生すると直感的に理解できないのと、交換する移動するために力が既に存在しちゃってるんじゃないの？ということです
「力」そのものではなく力を「伝達する」手段が四つの素粒子？

回答No.4

ハヤシ イトアキ（@1284647538999）

物理学において、「力」とは物体や物質の状態を変化させるために必要な作用であり、力によって物体の速度や位置が変化することがあります。四つの基本力である重力、電磁気力、強い力、弱い力は、それぞれ異なる素粒子によって媒介されます。

例えば、電磁気力は光子という素粒子によって媒介されます。ある物体が別の物体に引き寄せられる重力も、仮想的な重力子が存在することが予想されていますが、まだ発見されていません。

「力を構成するものが存在するのか」という質問に対しては、現在のところ「力」自体が構成されるものとして特定された素粒子は存在していないとされています。ただし、物理学においては常に新しい発見があり、将来的には力を構成する素粒子が見つかる可能性もあります。

「交換する移動するために力が既に存在しちゃってるんじゃないの？」という疑問については、力が既に存在しているわけではありません。素粒子が交換されることで力が伝達されるということです。ただし、素粒子が交換される過程で、新たな素粒子が生成されたり、既存の素粒子が消滅したりすることがあります。

回答No.3

Nakay702

＞現状での解釈としてで良いのですが、根本的に究極的に力がなんなのか、力を構成するものが存在するのか、力は力として何にも構成されずこれ自体として理由や因果を持たずに存在しているのか、色々検索して調べているのですが、難解でわかりません。
⇒あまり科学的とは言えない、個人的な解釈ですが、以下のとおりお答えします。

＞「基本的な四つの力がある」 「その四つの力は素粒子のレベルで素粒子(グルーオンや光子など)が交換されていて発生する」 これでいいのでしょうか？
⇒自然界の４つの力とは、「重力、電磁力、弱い力、強い力」ですね。このうちの「重力、電磁力」の２つは、いわゆる「場」によって、あとの２つ「弱い力、強い力」は、「素粒子」(ボゾンやグルーオン)の作用によってもたらされる力だと言えるでしょう。自然の持つエントロピー増大とか崩壊という、いわば自然の摂理に応じた変化の力と考えてよいと思います。

＞分かりにくいのは交換ということで力が発生すると直感的に理解できないのと、交換する移動するために力が既に存在しちゃってるんじゃないの？ということです 「力」そのものではなく力を「伝達する」手段が四つの素粒子？
⇒確かに、これらの４つの力を感覚的に理解するのはむずかしいですね。以下のように、それぞれの力に分けて考えることにしましょう。

＠「重力と電磁力」：それぞれ、グラヴィトン（重力子）とフォトン（光子）の持つ引力・重力と電磁気力の存在が「周辺にかける圧力」だと言えます。いわば、転がり落ちやすいように「坂道を作る」わけです。この現象は、相対論では「空間がゆがむ」と表現しますね。感覚的理解のために例えて言えば、兵士の存在そのものや兵士の持つ銃が、周辺の人にそれなりの緊張を強いる状況にも似ている、と言えるかも知れません。なお、それぞれの力が波及する範囲は無限大ですが、距離の二乗に反比例して減少します。

＠「弱い力」：レプトン、クオークがボゾンという媒介粒子によって低いエネルギーの粒子に「劣化・崩壊」（β崩壊）する現象です。中性子が陽子に変わり、電子とニュートリノが放出されます。その現象を促進するのが「弱い力」ということになります。例えて言えば、銃を銃身や弾丸などに分解することにも似ています。自然の持つ「エントロピー増大の法則」に従った変化と言えます。

＠「強い力」：クオークの内包する「核力」を保持するための、グルーオンの作用を言います。グルーオンとは「ノリ・接着剤」の意で、いわば、銃を武器として使えるように「メンテナンス」することに似ているような状況です。自然の持つエントロピー増大に拮抗する力であると言えるでしょう。

回答No.2

head1192

始めに理解しなければならないのは、物理学とは真理を追究する学問ではないということである。
因果関係を見出す学問である。

「これが正しい姿である」と突き詰めなくてもよい。
そのような追究は４次元時空しか認識できず数学という不完全な道具しか持たない人間には不可能である。
「こう考えるとこの因果関係をうまく説明できるんじゃね？」でも立派に法則として通用する。
分かりやすいのがニュートンの万有引力である。
ニュートンは万有引力を感じたわけでもその力を目で見たわけでもない。
万有引力は彼の頭が作り出した概念である。
しかしその概念が世の中のすべての因果律を正確に合理的に予言性をもって説明した。
だから万人も「これが事実と考えていいよね」と合意した。
これが世の中のすべての科学法則の姿である。

力を媒介する粒子も同じである。
そんな粒子は見えないし将来的に目にできる可能性もない。
しかしそういう粒子がありそのように振舞うと仮定すると現象を正確に合理的に予言性をもって説明できる。
だから「そういう仮想粒子を想定していいよね」という合意に達している。

もっと正確で合理的で予言性を持つモデルが提唱され検証されれば、とうぜんそのモデルに取って代わられる。
天動説が最終的に地動説に地位を譲ったように。

科学は、そのようにして少しずつ前進してゆくのである。

回答No.1

notnot

> 難解でわかりません。
私にも難解ですか゛、
> 「基本的な四つの力がある」
>「その四つの力は素粒子のレベルで素粒子(グルーオンや光子など)が交換されていて発生する」
> これでいいのでしょうか？
で良いかと思います。

> 分かりにくいのは交換ということで力が発生すると直感的に理解できないのと

日常の経験から生まれた直感で理解しようとするのが間違いでしょうね。直感では理解できない物だという認識を持てば良いかと思います。
「光は粒子でもあり波でもある」というのも、日常使っている粒子や波という言葉から直感的に連想されるイメージでは理解できませんよね。