原子レベルで「物に触る」を見たとき

質問

私たちが手で物をつかむとき、物体に指を押し付けて「触り」ますが、このとき物体と指とがくっついて（結合して）しまわないのは、指と物体との間に反発力が働いているためだと思います。
この力は、古典力学的には垂直抗力として考えられるのかもしれませんが、もっとミクロに（量子力学的に？）見たとき、指先の皮膚のたんぱく質分子と物体の分子の間にはどのような力が働いているのか疑問に思い、調べてみたところ似たような疑問を持っている方がいました。（https://oshiete.goo.ne.jp/qa/8908485.html）
この質問のベストアンサーを拝見して、

>>さて、手でテーブルを押さえると、手とテーブルの分子同士の表面がぶつかります（ファンデルワールス接触）。
>>実際には、電子雲同士の電気的反発が生じます。

ここまでは理解できましたが、これ以降の

>>さらに手でテーブルを強く押していくと、互いの原子はより密にされるため、電子雲は圧縮されるようになります。
>>が、電子は不確定性原理により、ある一定以上の範囲で原子核から広がりをもって存在しなくてはいけないので、圧縮しようとすればするほど、反発しもとの大きさに戻ろうとします。

この不確定性原理を用いた説明の部分があまり理解できず、以下のように解釈しました。

「不確定性原理によると、ミクロの粒子の位置の不確定性（Δx）と運動量の不確定性（Δp）の積はある一定以上になる。
指で物体を強く抑えようとすると触れている部分の原子（電子？）同士がクーロン力によって圧縮され、それにより原子（電子？）の位置が確定される（Δxが小さくなる）ようになる。すると不確定性原理に従って運動量が大きくなり（Δpがおおきくなり）、そのエネルギー（運動エネルギー？）によってさらに反発力が大きくなる。」

この考え方であっているのでしょうか。
また、結論としては、クーロン力による反発と不確定性原理に基づく反発の二つの原因であるとしてよろしいのでしょうか。

確認のような質問ですみませんが、ご回答のほど宜しくお願い致します。

回答No.2

五十嵐 正（@oh-Tokyo）

回答＃１です。
私は物理学が専門ではないので、詳しいことは解りません。
が、微妙な問題なので、回答交流のうち誤った解釈や悪影響が出てはまずいので、補足の私見を送ります。

＜反発力（斥力と言った方が正確でした）は生じないのですか＞　とありましたが、生じないとは思っていません。　反発力とでもいうのか、排斥方向の力と考えるのか、塊まり集団の物体を維持して自己保全していく力が自然発生するのだと考えています。

回答＃１欄で、水など流体の　＜表面聴力の形で観察できる＞　と書いたのは、その一つの現れだと思うのです。
だが、その力は微々たるもので、個体では観察できるほどの現象として現れないのではないでしょうか。
要は、力は存在するのだが現れるl「量」が僅か、という点が問題だと思うのです。

残っている疑問は反発力（排斥力）とでも言う、正体の「質」つまり特性・性質類の本質で、回答が乏しく全然未解明のままなのが残念です。

お礼

ご回答ありがとうございます。

物体を維持して自己保全していく力というのが、弾性力にあたるものであり、物体を押したときに反発力を生じる原因なのであると思いました。
弾性力について調べてみようと思います。

お付き合い頂き有難うございました。

回答No.1

五十嵐 正（@oh-Tokyo）

物体どうしが接触しても結合してしまわないのは「物体間に反発力が働くからか」という質問だとしたら、反発力とは違います。

一塊の物体・物質は、物質レベルで安定しています。　安定化です。
なので、軽く接触した程度では、物質間の反発力も、結合・一体化も、現れません。

自由に流動し易い流体（水）なら、反発力が表面聴力の形で観察できる程度です。反発力も接着力も微々たるもので、実用面では力の効果がほとんど現れないのです。
だから、刀で切られた人は、切口を接触しても繋がらず、血が吹き出るし痛みも生じます。また、傷口が開く方向の反発力も発生しません。
物質は表面が安定化していて、接触した程度では、反発力も一体化も目に見えるような変化は出ないからです。

しかし、強烈な圧力をかければ分子レベルで一体化し、一つの物体になります。
ただし、結合する物体は同じ性質でないと、片方だけが潰れたり変形してしまい不安定な状態になるので、一体化結合は不可能と思います。

圧力により一体化する実例を、二つ示しておきます。
有名なのは、原子力爆弾です。
安全のため、ウラニウム235の塊を爆弾内に臨界点以下の二つに分割して格納しておきます。二つを合体すれば臨界点を超え爆発します。
合体するため、爆弾内に爆薬を仕込み、爆発の強力な超圧力で二つのウラニウム塊を密着圧接し、一つの塊に合体して臨界点を越えることによりウラニウムを爆発させる、という仕組みです。

も一つは金属の圧着です。
硬い金属同士を超高圧で圧接すると一体化し、もはや剥がれも分割もしない一つの物体になります。超高圧の装置はコストがかかりますが。
圧着加工は、実行例が少ないようです。溶接の方が、一体化箇所が部分的で限定されますが、手軽で実施しやすいからでしょうか。

お礼

ご回答ありがとうございます。

反発力（斥力と言った方が正確でした）は生じないのですか。
たしかに接触した瞬間から表面で原子どうしが反応してしまうことは通常はないので、安定化がされているのですね。

しかし、あまり納得できませんでした。
斥力は生じないとおっしゃっりましたが、現に物体どうしが接触した時に垂直抗力という形で観察されると思います。この垂直抗力の原因は何か、というのが私の疑問です。

回答頂いたところすみませんが、もしお分かりであれば教えて頂ければと思います。