Cuando tocamos algo, ¿qué tocamos realmente a nivel atómico?

Voy a darte un montón de hechos dispares y reunirlos. Tengan paciencia conmigo…

Los elementos y moléculas que constituyen la materia cotidiana están compuestos de fermiones. Los fermiones obedecen algo llamado Principio de Exclusión de Pauli, que a un nivel alto nos dice que las partículas individuales en una colección no pueden tener el mismo conjunto de números cuánticos. Esto es equivalente a decir que todos deben estar en un nivel de energía ligeramente diferente.

Esto está en contraste con partículas como los bosones. Un fotón (partícula de luz) es un bosón, y puede meter tantos en una caja como desee (hasta límites de densidad de energía extraños de la incertidumbre de Heisenberg), todo con la misma energía.

Colecciones de materia les gusta establecerse en los niveles de energía más bajos que pueden. Intuitivamente, esto es como verter canicas en un tazón. Las canicas llenan la parte inferior hasta la parte superior. Sería extraño si las canicas se quedaran en la parte superior y dejaran un espacio en la parte inferior.

Entonces, cuando dos objetos hechos de Fermiones intentan ocupar la misma área, no pueden tener la misma energía. Necesitas elevar la energía de algunas partículas lo suficientemente alto como para colocarlas en la parte superior de la pila. Esta no es una cantidad particularmente grande de energía. Para dar una idea de la escala, la energía necesaria para levantar un billón de billones de partículas es como levantar un ladrillo sobre tu cabeza. Desafortunadamente, hay más de un billón de millones de partículas en la mayoría de los objetos. Un dedal de agua contiene aproximadamente mil veces más partículas. ¡Eso es mucha energía (intenta elevar 1000 ladrillos sobre tu cabeza)!

Entonces, cuando sientes objetos, realmente sientes que Pauli Exclusion obliga a la materia a salir del mismo espacio que otra materia. Es bonito, por lo que su mano no pasará a través de objetos sólidos en el corto plazo. La razón por la que puede pasar por colecciones como gases es porque esas colecciones son más pequeñas (generalmente menos de 10 fermiones). Más fácil.

Los átomos se repelen entre sí cuando se acercan más que sus radios Vanderwaals. Esta no es una parada difícil, sino una fuerza suave: no como canicas, sino como pelotas de goma. Y, de hecho, a distancias ligeramente mayores, los átomos incluso se atraen entre sí. Esta combinación de fuerzas suaves es la razón por la cual algunas personas dicen que no se “tocan” entre sí.

Lo mismo sucede si tu mano toca algo. Sin embargo, el radio de Vanderwaals del exterior de su piel es bastante pequeño en comparación con su mano. No se nota el hecho de que incluso la sustancia más dura permitirá que los átomos de su mano penetren 0.00000001 mm o una décima parte del diámetro de un átomo. Cuando los muchos miles de millones de átomos en la punta de la aguja están en contacto con aproximadamente la misma cantidad en la parte superior de su dedo, sentirá un toque fuerte.

Una vista alternativa: un fotón (corpúsculo de luz) es la partícula de materia 3D más básica. El fotón tiene un núcleo de materia 3D en forma de disco que gira alrededor de uno de sus diámetros y se mueve a la mayor velocidad lineal posible. Los fotones son creados, sostenidos y movidos por el medio universal circundante que está estructurado por cuantos de materia y llena todo el universo, fuera de las partículas de materia 3D básicas. Los movimientos del núcleo de materia 3D del fotón se logran mediante distorsiones estructurales en la región circundante del medio universal. Ver: naturaleza de la luz

Los cuerpos de materia 3D superiores están formados por fotones en diversas disposiciones. La combinación de distorsiones estructurales del medio universal sobre los fotones constituyentes, juntos, forman el campo de materia del cuerpo. El campo de materia de un cuerpo se extiende hacia afuera desde su superficie, reduciendo gradualmente la densidad de distorsión. Esta región de medio universal cerca de la superficie de un cuerpo (y nuestras manos) proporciona su superficie externa, inmediatamente fuera de las partículas de materia 3D constituyentes del cuerpo. Cuando la mano se extiende hacia un cuerpo, los campos de materia del cuerpo y las manos entran en contacto. Las distorsiones estructurales en su campo de materia se superponen y producen la fuerza apropiada que sentimos como tacto. Ver: ‘MATERIA (reexaminada)’.

¡Si! Después de un largo día de trabajo, entras por la puerta y te quitas los zapatos que te pellizcan los pies y te rompen el talón. Rápidamente te das un masaje terapéutico y luego te pones unos calcetines suaves y cálidos. Le das una palmadita rápida a tu perro, agarras una almohada suave y finalmente te tumbas en el sofá. En el momento en que te pones en una posición cómoda, te das cuenta de que colocas tu bebida demasiado lejos en la mesa. Sin embargo, esto no es un problema. Mientras enfoca su atención en la pantalla del televisor, se estira y busca su taza de té caliente. Una vez que tu mano golpea la cálida taza de cerámica, te das cuenta de que estás en casa. No han pasado más de 15 minutos desde que entraste por la puerta, pero tu sentido del tacto ha reunido millones de bits de información de tu entorno. El dolor de su par de zapatos se ha ido, y la comodidad suave y esponjosa se ha hecho cargo. Un beso frío y húmedo de su perro ha dado paso a la cálida comodidad del sofá y una taza de té caliente. Desde la temperatura hasta la textura, su sentido del tacto ha estado en constante comunicación con su cerebro. Su sistema sensorial somático es responsable de su sentido del tacto [fuente: Neuro Science]. El sistema sensorial somático tiene receptores nerviosos que te ayudan a sentir cuando algo entra en contacto con tu piel, como cuando una persona te roza. Estos receptores sensoriales se conocen generalmente como receptores táctiles o receptores de presión. También tiene receptores nerviosos que sienten dolor y cambios de temperatura como calor y frío [fuente: Biology Web].

Eso depende de lo que entiendas por “tacto”, que a escala atómica es difícil de definir. Los átomos están rodeados de “áreas alejadas”. Cuando esas áreas se superponen, los átomos “sienten” la fuerza, y es a partir de su fuerza, apalancada a través de varias capas, que emerge la sensación física que llamamos tacto.

En una interpretación, no hay nada en ningún lado. El nivel más bajo de materia que conocemos, electrones y quarks, parecen ser partículas puntuales sin ningún volumen. Pero llenan los volúmenes con sus funciones de onda, que ejercen fuerza sobre sus próximas partículas. Entonces, ¿es una partícula su punto como representación cuando interactúa, o el volumen de su función de onda, dónde podría interactuar?

Los átomos se “tocan” cuando sus nubes de electrones se acercan lo suficiente como para repelerse electrostáticamente. Cuando lo hacen, la fuerza que ejercen entre sí se transmite electrostáticamente a sus respectivos núcleos, lo que a su vez transmite la fuerza a las nubes de electrones, núcleos, etc.

A2A

El hecho de que en realidad no toquemos un objeto se debe a la repulsión eléctrica entre los electrones en las capas de los átomos de los que estamos hechos el objeto y nosotros.

Dado que estas repulsiones eléctricas tienden no solo a detenerse, sino también a empujar los electrones hacia el otro lado, los nervios sienten este empuje de fuerza si se aplica una fuerza considerable. Por lo tanto, sientes la sensación del tacto.

Lo que sucede a nivel subatómico es que cuando los electrones en la capa externa de las células de su piel se acercan a los electrones en la capa externa del objeto, se repelen entre sí. Esto ejerce una fuerza sobre los átomos de ambos, porque los electrones están fuertemente unidos a los átomos. Finalmente, esta fuerza se transmite a las células nerviosas de la piel, lo que percibes como presión. Pero los electrones y los átomos nunca se “tocan” entre sí, la energía involucrada no es lo suficientemente alta como para obligarlos a entrar en contacto.

Mucha gente lo explicó. Tengo otra cosa que decir, una forma de demostrar que realmente no lo toca. Si acerca el dedo a su teléfono inteligente y no lo toca, verá que realmente puede hacer cosas en el teléfono inteligente. Esto muestra que los objetos están lo suficientemente cerca el uno del otro que representan la fuerza de repulsión que le permite interactuar con su teléfono inteligente sin tocarlo.

Nota: Esta es una observación que hice y me respondí, así que corríjame si me equivoco. POR FAVOR.

Cuando tocas algo, el electrón en la superficie de ese objeto repele los electrones presentes en la superficie de tu cuerpo. Por lo tanto, se genera una señal eléctrica que se lleva al cerebro llamada acción y el cerebro envía la señal para actuar de acuerdo con la acción llamada reacción

En el nivel atómico ya estamos en contacto con todo.
En el nivel macrocósmico no somos conscientes.

En atomicus in tactu plano et in omnibus nobis iam sunt. En tortor gradu mundi nesciunt.

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El hecho de que no se estén tocando no significa que no ejerzan una fuerza el uno contra el otro. Cuando acercas dos objetos, las fuerzas eléctricas en el corazón de los átomos de cada objeto se repelen entre sí.

Como tal, aunque no tocas los átomos en un objeto que agarras, sientes que te presionan cuando presionas sobre ellos; esta fuerza luego se señala a tus nervios y se lleva a tu cerebro.

Percepción háptica

La realidad es lo que sentimos. El sentido del tacto depende de las fuerzas que actúan sobre nosotros cuando estamos lo suficientemente cerca como para que nuestros átomos comiencen a ser repelidos por los átomos de otro objeto.

De hecho, el tacto puede ser simulado por objetos en realidad virtual usando retroalimentación de fuerza calculada. En ese caso, la fuerza es generada por algún tipo de dispositivo motor. Quizás se use un solenoide o dispositivo hidráulico.

Potencial interatómico

Piense en una larga línea de imanes que se repelen sin tocarse. El primer movimiento, que repele el siguiente, que repele el siguiente …

Un átomo está rodeado por un “escudo con carga negativa (los electrones a su alrededor). Un átomo se mueve, repele el siguiente, repele el siguiente, y el ímpetu viaja desde la mesa que acaba de tocar con el dedo a través de los nervios hasta el cerebro.

No, nunca tocamos nada, porque todo está formado por átomos y contienen electrones, y sabemos que al igual que las cargas se repelen. Por lo tanto, es seguro decir que cuando recogemos nuestras llaves hay un pequeño espacio entre las nubes de electrones de nuestro dedo y la nube de electrones de la llave. Nunca podemos presionar lo suficiente como para tocar algo, ya que las fuerzas nucleares son excepcionalmente fuertes. Y cuando tocamos algo a nivel nuclear, se producirá una reacción nuclear. Entonces tendremos poderes de Gambit o Capton atom! 😛

Al igual que las cargas se repelen, dos moléculas resistirán ser unidas. Cuanto más corta es la distancia entre ellos, más energía se necesita para empujarlos a acercarse aún más. Sin embargo, si las moléculas se acercan entre sí con suficiente energía, pueden intercambiar átomos o formar un enlace (reacción química). De lo contrario, sus nubes de electrones simplemente se deformarán para evitar la gran repulsión electrostática, y las dos volverán a separarse.
Entonces, la respuesta realmente depende de qué están hechas las superficies y cómo interactúan. Los átomos en las dos superficies pueden unirse químicamente entre sí y, en ese sentido, tocarse; en otras circunstancias, pueden evitarse mutuamente.

En condiciones normales y no cuando hay altas energías, los átomos se repelen entre sí debido al electromagnetismo. Pero, ¿cómo nos sentimos táctiles ya que nuestros átomos en teoría nunca se tocan con otros átomos del medio ambiente?

Sí, los átomos no se tocarán, es la repulsión del electroimán entre átomos.