Siendo más específicos, digamos que coloco un objeto encima de una mesa, esto dará como resultado que la mesa aplique una fuerza normal sobre el objeto.
Mi pregunta es: ¿Por qué existe esta fuerza? ¿Es por la existencia de fuerzas eléctricas entre la mesa y el objeto que hace una "repulsión", o incluso porque el objeto "deforma" la estructura de la mesa y las fuerzas intramoleculares están tratando de "arreglarla" (hacer que la mesa , que es un sólido, vuelve a su estructura normal, de esa manera aplicando una fuerza)?
No son exactamente fuerzas eléctricas o intra/intermoleculares como conjeturas en tu pregunta. Más bien, en última instancia, son fuerzas de intercambio, por ejemplo, https://en.wikipedia.org/wiki/Exchange_interaction . A medida que dos objetos macroscópicos se acercan (muy cerca), las capas de electrones que rodean a sus respectivos átomos comienzan a afectarse entre sí. Y dos electrones (porque son fermiones) no pueden ocupar simultáneamente el mismo estado (estar en "el mismo lugar al mismo tiempo", coloquialmente), más conocido como el Principio de Exclusión de Pauli, https://en.wikipedia. org/wiki/Pauli_exclusion_principle (enlace agregado después de que noté que @Qmechanic editó esa etiqueta en la pregunta original :)
Entonces, cuando intenta juntar los objetos macroscópicos, forzando así demasiados electrones en los estados disponibles de la capa atómica, el estado general de múltiples partículas que describe esa colección de electrones (determinado por el determinante de Slater, por ejemplo, https://en.wikipedia .org/wiki/Slater_determinant ) necesariamente da cero probabilidad de encontrar dos electrones en el mismo estado. Y eso da lugar al efecto/apariencia macroscópica de una "fuerza", evitando que los objetos macroscópicos estén "en el mismo lugar al mismo tiempo".
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Otro efecto que involucra fuerzas de intercambio (no relacionado con la pregunta del operador sobre las fuerzas normales, per se , pero quizás más interesante físicamente en general) es el condensado de Bose-Einstein, https://en.wikipedia.org/wiki/Bose%E2%80% 93Einstein_condensado
Aquí, un gas de bosones se sobreenfría para que la mayoría de las "partículas" constituyentes caigan en el estado de energía más bajo. Y eso es posible porque los bosones no están sujetos al principio de exclusión de Pauli, por lo que una gran cantidad de ellos pueden ocupar el mismo estado. Y luego, esta colección macroscópica exhibe algunas propiedades cuánticas notables que esperaría que solo fueran observables a nivel microscópico.
Pero, ahora, no podría preparar un condensado tan notable compuesto de fermiones, como electrones, exactamente por la misma razón discutida anteriormente, excepto por https://en.wikipedia.org/wiki/Fermionic_condensate#Fermionic_superfluids donde los fermiones son emparejados de modo que cada par de fermiones actúe como un bosón.
Un video interesante que discute todo esto está en http://learner.org/resources/series213.html Haga clic en el enlace [vod] a lo largo del lado derecho del Programa 6. Mecánica cuántica macroscópica La segunda mitad de este video entrevista a Deborah Jin ( y algunos de sus estudiantes de posgrado), quienes produjeron el primer condensado fermiónico, discutiendo la física involucrada. (Desafortunadamente, el video es de 2010 y una edición más reciente de Physics Today publicó el obituario de Jin, que también analiza sus logros).
Esencialmente sucede lo mismo cuando colocas un objeto sobre una mesa que cuando lo cuelgas de un resorte. El equilibrio se alcanza cuando el resorte se extiende lo suficiente como para proporcionar una fuerza ascendente sobre el objeto igual a la atracción de la gravedad sobre el objeto. [Puede haber oscilaciones antes de que se alcance el equilibrio.] La mesa también se deforma cuando colocas un objeto sobre ella, aunque no notas la deformación a menos que tengas un equipo de medición especial (o la mesa esté desvencijada).
Las fuerzas que intervienen en la deformación tanto del muelle como de la mesa son fundamentalmente electromagnéticas.
Solo pongo esto como respuesta porque no tengo la reputación para comentar. Si escucha las conferencias de Feynman, enumera varios ejemplos de resultados experimentales que han sido, con un gran orden de precisión, predichos con éxito por la electrodinámica cuántica (QED). Las Leyes de Newton se pueden derivar de los supuestos básicos de QED.
dmckee --- gatito ex-moderador