¿Por qué hay fuerzas fundamentales en la física?

Answer 1

Desafortunadamente, muchas preguntas de “por qué” en física son antrópicas. Esto es insatisfactorio para la gente, pero realmente es la única respuesta que conozco a esta pregunta. Aquí está mi opinión sobre esto:

Nuestra comprensión de las “fuerzas” en la física moderna es el mecanismo mediante el cual las partículas / campos pueden interactuar entre sí [1]. Un universo sin fuerzas sería un universo donde las partículas no podrían interactuar. Las partículas simplemente pasarían una a la otra sin dispersarse jamás, sin emisión / absorción, nunca formando estados unidos (como un nucleón o un átomo o molécula).

Un universo así es demasiado simple. Si los estados unidos nunca se forman, no puedo ver cómo se formarían las estructuras que podrían considerarse observadores inteligentes.

Entonces, el universo debe tener fuerzas, ya que sabemos que existimos , simplemente no podemos existir en un universo sin fuerzas.

En su lugar, podría preguntar “¿por qué existe el electromagnetismo, la fuerza débil y la fuerza fuerte?” Nuestros modelos contienen esta descripción porque eso es lo que hemos observado hasta ahora en la naturaleza. Pero si quiere una respuesta sobre por qué la naturaleza tiene esas fuerzas, espere un argumento antrópico similar.

[1] Normalmente, la gente quiere decir “bosones gauge” cuando hablan de una fuerza. Excepto la gravedad, que no encaja en el mismo marco. A veces la gente dice que la gravedad, como la “fuerza” centrífuga, es una pseudofuerza.

Answer 2

Quiero comentar sobre el uso de la palabra ‘fuerza’ en la expresión ‘fuerzas fundamentales’. Las fuerzas fundamentales también se denominan “interacciones fundamentales”, pero creo que es mejor, más precisa y apropiada, y menos confusa en este contexto para usar la palabra “interacción” en lugar de “fuerza”.

Una interacción es un proceso general en el que los cuerpos ejercen fuerzas sobre otros cuerpos, como la radiación electromagnética y / o las partículas que ejercen fuerzas mutuas. Una fuerza suele ser una representación del efecto (o resultado) de una interacción en un objeto o un cuerpo.
Las fuerzas conocidas y estudiadas en física se deben o pueden atribuirse a las cuatro interacciones fundamentales: la interacción gravitacional, la interacción electromagnética, la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil.

Estas interacciones a menudo se manifiestan como fuerzas entre partículas. La interacción gravitacional, por ejemplo, es responsable de la fuerza atractiva entre las masas. La interacción electromagnética es responsable de las fuerzas atractivas o repulsivas entre cargas. Las interacciones se denominan fuerzas cuando se puede citar una cantidad de fuerza como una medida de la interacción. De hecho, la fuerza es solo un caso especial de una interacción.

Fuente: Interacciones.

El concepto o noción de interacción es más general y puede incluir conceptos como fuerza y ​​campo.

Por ejemplo, a veces las partículas que llevan las interacciones se llaman partículas portadoras de fuerza , pero se debe saber que “interacción” en lugar de “fuerza” es la palabra correcta que se debe utilizar aquí.

En cuanto a por qué hay interacciones (y fuerzas) fundamentales, esto se relaciona con (y es el resultado de) muchos siglos de observación / estudio de fenómenos naturales, la aplicación y uso de las matemáticas y las reglas del método científico, y la elaboración de teorías coherentes para explicar (de la mejor y más precisa manera posible) lo que sucede en el mundo natural y físico.