¿Cuál es la causa de la fuerza eléctrica?

La fuerza eléctrica se observa durante la interacción de dos objetos cargados. ¿Qué está sucediendo exactamente para que esta fuerza sea posible?

Desde la perspectiva de la mecánica clásica, esta pregunta no tiene respuesta, en el sentido de que no probamos la existencia de la fuerza eléctrica, ¡simplemente la postulamos! Simplemente afirmamos que existe una fuerza eléctrica descrita por la ley de Coulomb:

$$\vec{F}=\frac{1}{4\pi \varepsilon _0}\frac{q_1q_2}{r^2}\hat{r}$$ y esta suposición nos permite predecir con precisión una plétora de fenómenos físicos, ¡así que asumimos que es correcto! Cosas como esta son la razón por la cual la física es una disciplina experimental . No podemos probar todo lo que decimos, ¡es imposible! ¡Necesitamos asumir algunas leyes básicas sobre cómo funciona el universo y luego usar estas leyes básicas (también conocidas como postulados) como bloques de construcción para derivar todos los demás resultados!

Por supuesto, podríamos traer el concepto cuántico de los bosones que transportan fuerzas y todo eso, de hecho, hay algún tipo de explicación cuántica más profunda, ¡pero esto solo está moviendo el problema un paso atrás! La existencia de la interacción eléctrica no es algo que se pruebe ni siquiera en la mecánica cuántica, solo se observa experimentalmente y por eso se postula como base de nuestro razonamiento. Quizás algún día descubramos alguna teoría más profunda de la naturaleza que nos permita tener otra, más esencial, postular y probar la existencia de la interacción eléctrica; pero en este momento esto es solo especulación.

Aparte de esto, parece confundido por el concepto de campo eléctrico y carga de prueba:

La carga de prueba no tiene tal campo, ¿por qué ejercería una fuerza sobre la carga fuente? Entiendo cómo una carga fuente ejercerá fuerza sobre la carga de prueba, pero de acuerdo con la ley de Coulomb, la carga de prueba debe ejercer una fuerza sobre la carga fuente en dirección opuesta. , No puedo ver cómo sucederá eso.

En Mecánica Clásica la fuerza surge de la interacción entre un campo (campo eléctrico en este caso) y una partícula cargada, no de la interacción de dos campos eléctricos; o al menos esta es la forma clásica de interpretar las ecuaciones. También el concepto de carga de prueba es un caso límite: para sentir la fuerza eléctrica, la carga de prueba debe tener una carga, ¡así que debe producir un campo eléctrico! Puedes afirmar que la carga es infinitesimal, pero esto implica que el campo eléctrico generado también es infinitesimal, no$0$!
La utilidad del concepto de carga de prueba no es que no tenga un campo eléctrico, es que su campo eléctrico es pequeño , ¡así que puedes aproximarlo como si no estuviera allí!

Creo que lo más lejos que podemos llegar es que la "causa" de la fuerza eléctrica es básicamente que la carga eléctrica es una propiedad que tienen ciertas partículas que las "sensibiliza" o las "engancha" al campo electromagnético. Una vez "sensibilizados" al mismo, pueden actuar como transmisores y receptores, de algún tipo, para la energía y el impulso de ese campo, de modo que puedan ponerlos o sacarlos. La cantidad de carga determina qué tan fuertemente se sensibilizan, qué tan rápido ceden o reciben impulso, y el campo actúa como mediador. De hecho, ambos actúan continuamente como tales, siempre dando y recibiendo del campo.

Dadas dos partículas cargadas, cuando una partícula pone energía y momento, entonces se propaga a través del campo. Parte de ella llega a la otra partícula, que la recibe, y cambia su estado de movimiento, y de la misma manera va en sentido contrario. Cuanto más lejos está la partícula distante, menos impulso recibe de la partícula fuente porque se pierde más en el espacio y, a la inversa, la fuerza es más débil. El único truco aquí es que estos procesos ocurren todo el tiempo de manera continua, y no en "episodios" pulsantes de ida y vuelta.

Y por definición , este flujo de impulso dentro y fuera de un objeto es lo que es una "fuerza".