ΛΥΚΟΜΙΔΗΣ

Φιλοσοφία, μυσταγωγία και επιστήμη

ΑΡΝΗΤΙΚΉ ΥΛΗ

Posted by lykofron στο 10/12/2009

Συμφωνούμε όλοι ότι η θεωρία σου είναι τρελή. Το ερώτημα που μας διχάζει είναι εάν αυτή είναι αρκετά τρελή για να έχει μια πιθανότητα να είναι σωστή.

(Τα ανωτέρω τα είπε ο Niels Bohr αναφερόμενος σε μια διατριβή του Wolfgang Pauli)

Τόσο οι σκουληκότρυπες, όσο και ο «warp drive» του Alcubierre, χρειάζονται απεγνωσμένα αρνητική ύλη για να μην παραμείνουν «έπεα πτερόεντα» και ανέφικτες συλλήψεις των υψιπετών επινοητών τους. Ποιος θα τους τη δώσει και τι τελικά είναι αυτή; Που βρίσκεται, γιατί δεν την έχουμε δει ποτέ μας;

Η αρνητική ύλη είναι μια υποθετική μορφή ύλης της οποίας η βα­ρυτική μάζα (ενεργητική και παθητική), η μάζα αδράνειας και η μά­ζα ηρεμίας έχουν αντίθετο πρόσημο από αυτό της κανονικής ύλης. Όπως έχουμε ήδη πει, αυτή δεν είναι αντιύλη, που γνωρίζουμε ότι έχει θετική μάζα ηρεμίας. Η βαρυτική μάζα της αντιύλης μας είναι άγνωστη, αλλά γίνονται μερικά πειράματα για να μετρηθεί η βαρυτι­κή μάζα ενός αντιπρωτονίου ή ενός ατόμου αντιυδρογόνου. Οι φυσι­κοί πιστεύουν ότι θα βρουν ότι βαρυτική τους μάζα είναι θετική, για­τί διαφορετικά θα μπορούσε να κατασκευαστεί ένα αεικίνητο.

Αποδεικνύουμε παρακάτω ότι η ύπαρξη της αρνητικής μάζας δεν παραβιάζει τους νόμους της νευτώνειας μηχανικής, ούτε τις αρχές διατήρησης της ορμής και τις ενέργειας, παρά την αρχική μας ίσως διαίσθηση για το αντίθετο.

Ας δούμε πώς συμπεριφέρεται ένα αντικείμενο με αρνητική μάζα σύμφωνα με το θεμελιώδη νόμο της νευτώνειας μηχανικής (δεύτερο νόμο της κίνησης του Νεύτωνα), καθώς επίσης σύμφωνα με το νό­μο της παγκόσμιας έλξης (βαρύτητας), πάλι του Νεύτωνα. Από το θε­μελιώδη νόμο της μηχανικής (F=m.γ) βλέπουμε ότι άμα η μάζα m- ενός σώματος είναι αρνητική, η δύναμη και η επιτάχυνση θα έχουν αντίθετο πρόσημο, που σημαίνει ότι το αντικείμενο θα συμπεριφέρε­ται αδρανειακά με έναν αρκετά παράξενο τρόπο: θα το σπρώχνουμε προς τα εμπρός και αυτό θα πηγαίνει προς τα πίσω, με άλλα λόγια θα αντιδρά αντίθετα από την κατεύθυνση της εφαρμοζόμενης δύνα­μης. Ας δούμε τώρα ποια θα είναι η βαρυτική του συμπεριφορά. Θε­ωρούμε αρχικά ότι ένα σώμα αρνητικής μάζας m- βρίσκεται μέσα σε ένα πεδίο βαρύτητας που παράγεται από μια μεγαλύτερη κανονική θετική μάζα Μ+. Από το νόμο του Νεύτωνα για τη βαρύτητα (F=Gm1m2/r2) βλέπουμε ότι η δύναμη που θα ασκηθεί πάνω στην αρνητική μάζα θα είναι αρνητική, δηλαδή αντίθετη από τη φορά του πεδίου. Επειδή όμως η αρνητική μάζα αντιδρά όπως είδαμε προη­γουμένως αδρανειακά «ανάποδα» από το συνηθισμένο, αυτή η δύ­ναμη δε θα είναι τελικά απωστική, όπως ίσως θα περιμέναμε, αλλά ελκτική. Επομένως μια θετική μάζα Μ+ έλκει τόσο τις θετικές όσο και τις αρνητικές μάζες. Ας θεωρήσουμε τώρα μια αρνητική μάζα Μ- που δημιουργεί ένα πεδίο βαρύτητας στο οποίο υπάρχει μια μικρότερη θετική μάζα m+. Πάλι από το νόμο του Νεύτωνα για τη βαρύτητα βλέ­πουμε ότι θα ασκηθεί πάνω στη μάζα m+ μια απωστική δύναμη, η οποία θα παραμείνει απωστική, γιατί η θετική μάζα αντιδράει κανο­νικά στις αδρανειακές δυνάμεις. Αν τώρα αντικαταστήσουμε τη θετι­κή μάζα m+ με μια αρνητική μάζα m- η δύναμη που θα ασκηθεί σε αυτήν από το πεδίο της μάζας Μ- θα αλλάξει δυο φορές το πρόσημο της σχετικά με την προηγούμενη περίπτωση, μία «βαρυτικά» και μία «αδρανειακά» με αποτέλεσμα να έχει την ίδια πάλι φορά όπως και προηγουμένως. Επομένως και σε αυτήν την περίπτωση η μάζα m- θα απωθηθεί από τη μάζα Μ-. Το τελικό μας λοιπόν συμπέρασμα εί­ναι ότι μια θετική μάζα έλκει όλες τις μάζες σε αυτήν (θετικές και αρνητικές) μια αρνητική μάζα απωθεί όλες τις μάζες από αυτή (θετικές και αρνητικές)

Τι γίνεται όμως όταν έχουμε δυο ίσες και αντίθετες μάζες m+ και m-; Η θετική μάζα θα έλξει την αρνητική με μια ορισμένη δύναμη F και η αρνητική μάζα θα απωθήσει τη θετική μάζα με την ίδια δύνα­μη! Σε αυτήν την περίπτωση φαίνεται να παραβιάζεται ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα, αυτός της δράσεως-αντιδράσεως, γιατί σε αυτήν την περίπτωση στο σύστημα των δυο σωμάτων οι δυνάμεις που ασκού­νται σε αυτά έχουν την ίδια φορά! Το σύστημα δηλαδή θα επιταχυν­θεί με μια σταθερή επιτάχυνση, αυξάνοντας συνεχώς την ταχύτητα του, με την αρνητική μάζα να κυνηγάει συνεχώς τη θετική! Ίσως φαίνεται αρκετά παράξενο για να το πιστέψουμε και πολλοί θα βρε­θούν να πουν ότι από αυτό και μόνο το αποτέλεσμα θα πρέπει να απορριφθεί η δυνατότητα ύπαρξης της αρνητικής μάζας. Τα πράγ­ματα όμως δεν είναι τόσο απλά. Στην πραγματικότητα εδώ δεν πα­ραβιάζεται καμιά βασική αρχή της φυσικής, παρά τη φαινομενική πρώτη ματιά για το αντίθετο και θα το εξηγήσουμε παρακάτω.

Στην αρχή η ταχύτητα κάθε σώματος (της θετικής και της αρνητι­κής μάζας αντίστοιχα) ήταν μηδέν, αφού τα σώματα ηρεμούσαν. Επομένως η ορμή τους και η κινητική τους ενέργεια ήταν επίσης μηδέν. Σύμφωνα με τις βασικές αρχές της διατήρησης της ορμής και της ενέργειας, το ίδιο θα πρέπει να συμβαίνει και σε κάθε άλλη πε­ρίπτωση στο σύστημα το δυο αυτών σωμάτων. Όταν τώρα το σύστη­μα έχει αποκτήσει, μετά από κάποιο χρόνο, μια ταχύτητα, ας πούμε V, τα δυο σώματα θα έχουν ορμές αντίστοιχα mV και -mV και κινη­τικές ενέργειες 1/2mV2 και -1/2mV2, με τις αρνητικές τιμές της ορ­μής και της κινητικής ενέργειας να οφείλονται στο αρνητικό πρόση­μο της αρνητικής μάζας. Αν αθροίσουμε λοιπόν τις ορμές των δυο σωμάτων ή τις κινητικές τους ενέργειες θα βρούμε πάλι μηδέν, όσο και αρχικά κι επομένως δεν παραβιάζεται καμιά από τις δυο αυτές αρχές.

Επιπλέον, δε χρειαζόμαστε καθόλου ενέργεια για να φτιάξουμε αυτό το θαυμαστό σύστημα προώθησης εφόσον παράγουμε θετική και αρνητική μάζα σε ίσα ποσά. Χρησιμοποιώντας για παράδειγμα την περίφημη εξίσωση ισοδυναμίας μάζας και ενέργειας του Αϊν­στάιν Ε=mc2, όπου c η ταχύτητα του φωτός, βρίσκουμε ότι η συνο­λική ενέργεια που χρειαζόμαστε γιο. να φτιάξουμε αυτόν το συνδυα­σμό είναι mc2+(-mc2)=0, γιατί η αρνητική μάζα έχει προφανώς αρ­νητική ισοδύναμη ενέργεια της μάζας ηρεμίας της. Βλέπουμε λοιπόν ότι παρόλο που η αρνητική ενέργεια μιας μάζας ηρεμίας και η αρ­νητική μάζα δεν είναι τυπικές έννοιες της νευτώνειας μηχανικής, εντούτοις δεν αντιφάσκουν άμεσα, ώστε να οδηγούν σε λογικές αντι­φάσεις.

Είναι φανερό ότι θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό το θαυμαστό σύστημα (εφόσον υπήρχε η αρνητική μάζα, την ανακα­λύπταμε και βρίσκαμε τρόπο να τη συλλέξουμε) για την κίνηση ενός «αντιβαρυτικού» διαστημοπλοίου.

Μπορούμε τώρα να δώσουμε και μια άλλη εξήγηση γιατί η αντιύλη πρέπει να έχει θετική μάζα. Πειράματα που έγιναν στην εγκατά­σταση LEAR του εργαστηρίου CERN στη Γενεύη, έχουν δείξει ότι τα αντιπρωτόνια σκεδάζονται από πρωτόνια κανονικής ύλης σε χαμη­λές ενέργειες. Τα αντιπρωτόνια έχουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, ή τουλάχιστον το λέμε αυτό γιατί ανταποκρίνονται αντίθετα απ’ ό,τι τα θετικά φορτία στις ηλεκτρικές δυνάμεις που ασκούνται πάνω τους. Αν αυτά είχαν αρνητική μάζα, τότε θα αντιδρούσαν αδρανειακά «ανάποδα» κι επομένως στην πραγματικότητα θα ήταν θετικά φορτι­σμένα σαν τα πρωτόνια και θα φαίνονταν δήθεν σαν αρνητικά φορ­τισμένα. Ανάλογα με τα όσα είπαμε για τη βαρύτητα το αντιπρωτόνιο θα ελκύεται προς ένα κοντινό πρωτόνιο, αλλά το θετικά φορτισμένο πρωτόνιο θα απωθείται από το θετικό φορτίο του αντιπρωτονίου. Τα δυο σωματίδια θα επιταχύνονταν έτσι και τα δυο στην ίδια κατεύθυν­ση, με το αντιπρωτόνιο να κυνηγάει το πρωτόνιο. Καμιά τέτοια πα­ράξενη συμπεριφορά δεν παρατηρήθηκε στα πειράματα του LEAR, το οποίο θα πρέπει να ληφθεί έτσι ως μια πειραματική ένδειξη ότι τα αντιπρωτόνια έχουν θετική μάζα.

Ο γνωστός φυσικός John G. Cramer, που συνεργάζεται με το Πρόγραμμα Επαναστατικών Μεθόδων Προώθησης της NASA, έχει ένα όμορφο παράδειγμα για τις δυο περιπτώσεις ισοδύναμης θετικής και αρνητικής ενέργειας για μια θετική και αρνητική μάζα αντιστοί­χως. Στην πρώτη περίπτωση της θετικής μάζας φανταζόμαστε ότι την κατεβάζουμε με ένα πανίσχυρο σχοινί χωρίς μάζα μέσα σε μια μαύ­ρη τρύπα. Το σχοινί καθώς η μάζα χαμηλώνει γυρίζει μια γεννήτρια. Τη στιγμή που η μάζα θα έφτανε στον ορίζοντα γεγονότων της μαύ­ρης τρύπας θα παίρναμε την ισοδύναμη ενέργεια των mc2 (25 περί­που δισεκατομμύρια κιλοβατώρες για ένα χιλιόγραμμο εκμηδενισθείσας ύλης!) Στην περίπτωση τώρα της αρνητικής μάζας, εάν εφαρμόζαμε την ίδια μέθοδο θα παρατηρούσαμε ότι θα έπρεπε τώ­ρα αντίθετα να δαπανήσουμε ενέργεια για να κατεβάσουμε με το σχοινί την αρνητική μάζα στη μαύρη τρύπα. Η μαύρη τρύπα βέβαια θα την έλκυε κανονικά και αυτήν, αλλά το πρόβλημα εμφανίζεται με το που δένουμε το σχοινί σε ένα σώμα με αρνητική μάζα. Εάν θέ­λουμε να χαμηλώσουμε σιγά-σιγά τη μάζα m– μέσα στη μαύρη τρύ­πα, τότε λόγω της αντίθετης αδρανειακής αντίδρασης της αρνητικής μάζας θα πρέπει να σπρώχνουμε το σχοινί προς τα κάτω και όχι να το τραβάμε προς τα πάνω για να το ισορροπούμε σε κάθε ενδιάμεση θέση του. Συνεπώς πρέπει να καταναλώσουμε έργο ενάντια στη βα­ρύτητα για να χαμηλώσουμε σιγά-σιγά τη μάζα τη. μέσα στη μαύρη τρύπα. Η ισοδύναμη επομένως ενέργεια της θα είναι -|m–|c2. Η ολι­κή επομένως ισοδύναμη ενέργεια δυο ίσων και αντίθετων μαζών θα είναι μηδέν.

Καταναλώνουμε λοιπόν ενέργεια για να δημιουργήσουμε μια θε­τική μάζα και παράγουμε ίση ενέργεια για να την εξαφανίσουμε, ενώ αντίθετα παράγουμε ενέργεια δημιουργώντας μια αρνητική μά­ζα και καταναλώνουμε ίση ενέργεια για να την εξαφανίσουμε. Όπως λοιπόν συμβαίνει με τη δίδυμη γέννηση ενός ζεύγους ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου από το κενό, θα μπορούσε να συμβεί μια δίδυμη «αυ­θόρμητη» γέννηση ίσων ποσοτήτων ύλης-αρνητικής ύλης χωρίς να παραβιάζεται καμιά αρχή της φυσικής.

Μήπως μέσα σε αυτές τις απλές σκέψεις κρύβεται το μυστικό της δημιουργίας του κόσμου από το μηδέν, με το διαχωρισμό των δυο, οσωνδήποτε μεγάλων, ίσων και αντιθέτων μερών του; Οι κλασικοί φιλόσοφοι υποστήριζαν ότι «μηδέν εκ του μηδενός γίγνεται». Ένας ευφυής σύγχρονος φιλόσοφος θα έλεγε εντελώς το αντίθετο: «Από το μηδέν πηγάζουν τα πάντα και στο μηδέν τελικά επαναρροφώνται». Το μηδέν κρύβει απέραντες δυνατότητες δημιουργίας μέσα του, αρ­κεί να διαχωριστεί σε Α΄ και –Α΄ να απομονωθούν μετά τα δυο αντίθετα μέρη του σε διαφορετικές περιοχές του χώρου μέχρι του τέ­λους του Μεγάλου Κύκλου που αυτά θα ξανασυναντηθούν και αντι­δρώντας μεταξύ τους θα επιστρέψουν για μια ακόμη φορά στην αρ­χική φύση τους.

Θα μπορούσε κάποιος να πει ότι η θεωρία του Νεύτωνα είναι αναξιόπιστη ως μια πλήρη θεωρία της βαρύτητας και θα πρέπει να εξετάσουμε τι λέει γι’ αυτήν την περίπτωση η πληρέστερη γενική θε­ωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Ο Βρετανός φυσικός Hermann Bondi διερεύνησε ακριβώς κάτι τέτοιο τη δεκαετία του 1950. Απέ­δειξε ότι όταν η γενική θεωρία της σχετικότητας θεωρηθεί καθαρά σαν μια θεωρία της βαρύτητας, η μάζα δεν εμφανίζεται στην πραγ­ματικότητα ποτέ. Αυτή εμφανίζεται για πρώτη φορά όταν οι εξισώσεις επιλύονται με έναν τρόπο που επινόησε ο Γερμανός φυσικός Κ. Schwartzschild. Μετά η μάζα εμφανίζεται σαν μια σταθερά ολο­κλήρωσης. Ο Bondi παρατήρησε ότι αυτή η μάζα-σταθερά μπορού­σε να γίνει είτε θετική είτε αρνητική. Έδειξε ότι αν αυτή γίνεται αρ­νητική, τα αποτελέσματα τόσο της αδρανειακής όσο και της βαρυτικής μάζας αντιστρέφονται. Τελικά αυτός ανακάλυψε ό,τι κι εμείς προηγουμένως εφαρμόζοντας μόνο τη νευτώνεια προσέγγιση. Δη­λαδή μια θετική μάζα ελκύει όλες τις πλησιέστερες της μάζες, θετικές ή αρνητικές, ενώ μια αρνητική μάζα τις απωθεί. Εξέτασε ακόμα και την παράξενη συμπεριφορά του συστήματος των δυο ίσων και αντί­θετων μαζών, όπου η πίσω μάζα κυνηγά ασταμάτητα την μπροστι­νή με σταθερή επιτάχυνση, χωρίς να φαίνεται πουθενά κανένα όριο στην ταχύτητα που θα μπορούσε να αποκτήσει το σύστημα με αυτόν τον τρόπο. Το συμπέρασμα του ήταν ότι δεν υπήρχε τίποτα στη γε­νική θεωρία της σχετικότητας που να απαγορεύει την ύπαρξη της αρ­νητικής μάζας ή την προηγούμενη περίπτωση του σταθερά επιταχυνόμενου συστήματος των δυο ίσων και αντίθετων μαζών.

Η εργασία του Bondi επεκτάθηκε αργότερα από τους Bonnor και Swami-marayan, οι οποίοι βρήκαν μια ακριβή λύση των πλήρων πεδιακών εξισώσεων του Αϊνστάιν, που περιγράφει ακριβώς ένα ομαλά επιταχυνόμενο ζευγάρι βαρυτικά αλληλεπιδρώντων σωμά­των. Η μόνη διαφορά μεταξύ της νευτώνειας λύσης και της λύσης της γενικής σχετικότητας είναι ότι στη λύση της γενικής σχετικότητας οι δυο μάζες δεν είναι ακριβώς ίσες και αντί6ετες, διότι αυτές μετρούνται σε ένα επιταχυνόμενο σύστημα αναφοράς. Για να διατηρήσουν οι δυο μάζες ένα σταθερό διαχωρισμό στο επιιταχυνόμενο σύστημα αναφοράς πρέπει η αρνητική μάζα να είναι λίγο μεγαλύτερη από τη θετική, ανάλογα με τον αδρανειακό διαχωρισμό.

Ο γνωστός φυσικός R.L. Forward (ειδήμονας της γενικής σχετι­κότητας, συνεργαζόμενος με τη NASA στο πρόγραμμα των Επανα­στατικών Συστημάτων Προώθησης και γνωστός για την εργασία του πάνω στις διακυμάνσεις μηδενικού σημείου) χρησιμοποιώντας τους νόμους της μηχανικής και της βαρύτητας του Νεύτωνα εξέτασε τη συμπεριφορά της αρνητικής ύλης κατά την αλληλεπίδραση της με τη θετική ύλη δια μέσου ελαστικών, βαρυτικών και ηλεκτροστατικών δυνάμεων. Το συμπέρασμα του ήταν το εξής:

Ανακάλυψα ότι όταν το αντικείμενο της αρνητικής ύλης έχει μια αρ­νητική μάζα ίση σε μέγεθος με τη θετική μάζα ενός άλλου σώματος, τότε και τα δυο σώματα κινούνται στην ίδια κατεύθυνση με σταθερή επιτάχυνση. Αυτό καταλήγει σε μια μέθοδο προώθησης που δε χρει­άζεται καμιά εσωτερική ή εξωτερική πηγή για αντίδραση στην αντίθετή κατεύθυνση.

Έχω δείξει με εξαντλητική λεπτομέρεια ότι αυτή η τεχνική προώθησης δεν παραβιάζει κανέναν από τους νόμους διατήρησης της ορμής ή της συνολικής ενέργειας. Έτσι οι νόμοι της κίνησης του Νεύτωνα δεν μπο­ρούν να χρησιμοποιηθούν για να αποδείξουν την μη ύπαρξη της αρνη­τικής μάζας και τη μη δυνατότητα της προώθησης με αρνητική μάζα.

Ακόμα παρατηρεί ότι αν θέλει κάποιος να αποδείξει τη μη δυνατότη­τα ύπαρξης της αρνητικής μάζας 8α πρέπει να ανατρέξει σε άλλες θε­ωρίες της φυσικής, εκτός της μηχανικής και της γενικής σχετικότη­τας, όπως στην ειδική σχετικότητα, στην κβαντομηχανική ή στις διά­φορες θεωρίες των στοιχειωδών σωματιδίων ή στην «ακόμα αναμε­νόμενη» θεωρία του ενιαίου πεδίου.

Ο John G. Cramer έχει πάντως μια μικρή διαφωνία για το αν θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αυτό το σύστημα για την προώθηση ενός διαστημόπλοιου:

Η ιδέα ότι η αρνητική μάζα μπορεί να φτιαχτεί να κυνηγάει τη θετική μάζα (ή αντιστρόφως), παράγοντας έτσι μη αντισταθμιζόμενες δυνά­μεις και ελεύθερη επιτάχυνση φαίνεται σαν μια καλή δυνατότητα για έναν κινητήρα διαστημόπλοιου. Όμως, το πρόβλημα που αναφέραμε παραπάνω του δεσίματος του σχοινιού στη μάζα m– εφαρμόζεται κι εδώ. Όταν προσπαθήσουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την ελεύθε­ρη επιτάχυνση, η αρνητική αδράνεια της μάζα πι. παράγει μια δύνα­μη στην αντίθετη κατεύθυνση από εκείνη από τη θετική μάζα. Οι δυ­νάμεις πάνω στο σκάφος θα είναι ίσες και αντίθετες, όπως ακριβώς εί­πε ο Νεύτωνας, και το διαστημόπλοιο δε θα πάει πουθενά. Το συμπέρασμα που μπορούμε να βγάλουμε από όλα αυτά είναι ότι η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν φαίνεται να έχει όντως ένα παραθυράκι το οποίο θα επέτρεπε τη δυνατότητα της αρνητικής βαρύτητας από ένα αντικείμενο με μια αρνητική μάζα. Όμως αυτό το είδος αρνητικής βαρύτητας δε φαίνεται και πολύ χρήσιμο για να πε­τάξουμε τριγύρω. Εάν θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε τη βαρυτική άπωση για να πετάξουμε μακριά από τη Γη, θα έπρεπε να κάνουμε τη μάζα της Γης αρνητική, όχι μια μάζα στο «βαρυτικό έλκηθρο μας».

Εφόσον η αρνητική μάζα απωθεί βαρυτικά όλα τα άλλα είδη ύλης, δε θα μπορούσε να διατηρηθεί μια συγκέντρωση σωματιδίων αρνητικής ύλης. Εξαιτίας επίσης της αρνητικής αδράνειας μιας αρνητικής μάζας οι συνήθεις δυνάμεις σύνδεσης των μορίων (Van der Waals κλπ.) δε θα μπορούσαν να κρατήσουν μαζί μια ομάδα σωματιδίων, εκτός και εάν υπήρχε κάποιος άλλος ειδικός νόμος σε σχέση με αυ­τές. Έτσι γενικά σαν μια πρώτη προσέγγιση στις εσωτερικές της ιδιό­τητες μπορούμε να Θεωρήσουμε την αρνητική ύλη «σημειακή», στη μορφή σωματιδίων.

Ο φυσικός F. Winterberg έχει υποθέσει ότι τα κουάρκς είναι σω­ματίδια με αρνητική αδρανειακή μάζα. Διερεύνησε επίσης τη δυνα­τότητα να μηδενίσει κανείς τη μάζα ενός διαστημόπλοιου χρησιμο­ποιώντας προς το σκοπό αυτόν αρνητική ενέργεια.

Ο Forward αναφέρει ότι υπάρχει μόνο ένα σοβαρό επιχείρημα εναντίον της ύπαρξης της αρνητικής μάζας. Ο R.A. Martins, σε μια εργασία του για τα παράδοξα της αιτιότητας που συνεπάγεται η συ­νύπαρξη θετικής και αρνητικής μάζας, απέδειξε ότι εάν ένα κοίλο σφαιρικό κέλυφος αρνητικής ύλης περιβάλλεται από ένα κοίλο σφαι­ρικό κέλυφος θετικής ύλης, θα υπάρχει μια δύναμη βαρύτητας ανά­μεσα στα δυο κελύφη, αλλά καμιά έξω από το κέλυφος της θετικής ή μέσα στο κέλυφος της αρνητικής ύλης. Όμως το απόλυτο δυναμι­κό βαρύτητας και η ταχύτητα του φωτός μέσα στο κέλυφος της αρ­νητικής ύλης θα ήταν μεγαλύτερο από το εξωτερικό των δυο κελυ­φών. Έτσι θα μπορούσε να υπάρχει μια διαδρομή σήματος δια μέ­σου της εσωτερικής περιοχής που θα επέτρεπε τη διάδοση σημάτων από το ένα σημείο στο άλλο γρηγορότερα από την ταχύτητα του φω­τός έξω από τα κελύφη, επιτρέποντας με αυτόν τον τρόπο την κατα­σκευή καταστάσεων όπου θα μπορούσε να παραβιαστεί η αιτιότητα. Ο ίδιος πάντως συγγραφέας επισημαίνει ότι η αιτιότητα παραβιάζεται από πολλές λύσεις των πεδιακών εξισώσεων του Αϊνστάιν και ότι αυτός δεν είναι ένας επαρκής λόγος για να απορρίψουμε την ύπαρξη της αρνητικής ύλης. Ο Forward επισημαίνει επίσης ότι πολλοί αλλ θα υποστήριζαν ότι αυτή η παραβίαση της αιτιότητας είναι αρκετή γι να απορριφθεί η αρνητική ύλη σαν λογικά αδύνατη. Αυτοί όμως 8 έπρεπε να απορρίψουν συγχρόνως και τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, εάν θέλουν να είναι λογικά συνεπείς. «Εγώ καταλήγει ο Forward, «προτιμώ να πιστεύω και στις δυο».

Ο Forward αναφέρει επίσης δηλώσεις μερικών γνωστών φυσικών πάνω σε αυτό το θέμα: «Τίποτα είτε στη νευτώνεια είτε στη σχετικιστική θεωρία της βαρύτητας δεν αποκλείει την ύπαρξη της αρνητικής μάζας», του J Weber. «Δεν ξέρω κανένα γνωστό θεώρημα που να λέει ότι η αρνητική μάζα είναι λογικά αυτοαντιφάσκουσα», του Κ..Ι. Ογβοη. «Μόλις έγραψα μια διατριβή με τον τίτλο Η ΑρνητικήΜάζα στη Γενική Σχετικότητα. Γιατί, ρώτησα, είναι η μάζα θετική Η ερευνά μου αποτυγχάνει να βρει ένα λόγο», του W.B. Bonnor.

Ο Forward συνεχίζει στη διατριβή του με τίτλο Προώθηση με Αρνητική Μάζα:

Εάν η αρνητική μάζα δεν απαγορεύεται λογικά, τότε που είναι αυτή; Υπάρχουν μερικές ενδείξεις προς μέρη που δα μπορούσε αυτή να βρεθεί. Μια ένδειξη ότι μπορεί να υπάρχουν μεγάλες ποσότητες αρ­νητικής ύλης στο σύμπαν μπορεί να βρεθεί σε διατριβές που αναφέ­ρονται στη μεγάλη κενή περιοχή που παρατηρείται σε μεγάλης κλί­μακας τρισδιάστατους «χάρτες» του σύμπαντος. Αυτά τα «κενά» ή «φυ­σαλίδες» έχουν διάμετρο 100 εκατομμυρίων ετών φωτός (ο γαλαξίας μας είναι διαμέτρου μόνο 0,06 εκατομμυρίων ετών φωτός). Οι φυσα­λίδες ορίζονται από μεγάλους αριθμούς γαλαξιών που φαίνονται να βρίσκονται πάνω στην επιφάνεια τους. Δεν υπάρχει σχεδόν κανένας γαλαξίας μέσα στα κενά αυτά και αυτοί που υπάρχουν είναι πολύ ασυνήθιστοι, χαρακτηριζόμενοι από έντονα, υψηλής διέγερσης, φά­σματα εκπομπής. Η σημερινή εξήγηση είναι ότι αυτά τα κενά περιέ­χουν «αποτυχόντες» γαλαξίες ή νέφη συνήθους αερίου υδρογόνου. Μια άλλη εξήγηση για αυτήν την «αφρώδη» δομή του σημερινού σύ­μπαντος είναι ότι αυτό σχηματίσθηκε με ίσα ποσά αρνητικής και θε­τικής ύλης. Αυτό έχει το όμορφο χαρακτηριστικό ότι η καθαρή μάζα του σύμπαντος είναι μηδέν… Τα κενά είναι γεμάτα από τα σωματίδια αρνητικής ύλης που προσπαθούν να πάνε όσο πιο μακριά μπορούν το ένα από το άλλο, σπρώχνοντας εν τω μεταξύ τα σωματίδια θετικής μάζας στην επιφάνεια των κενών, όπου αυτά έλκουν το ένα το άλλο για να σχηματίσουν γαλαξίες, άστρα, πλανήτες κι εμάς. Ένας τρόπος για να ελέγξουμε αυτήν την υπόθεση είναι να χρησιμοποιήσουμε με­ρικά από τα διαθέσιμα μοντέλα υπολογιστών για τα σύμπαντα για να δούμε εάν μια ίσια ποσότητα θετικής και αρνητικής μάζας θα διαχωριζόταν σε περιοχές παρόμοιου μεγέθους και σχήματος με τις παρατηρηθείσες.

Οι Miller και Baranov έχουν δημιουργήσει κοσμολογικά μοντέλα συ­μπάντων που περιέχουν σωματίδια και Θετικής και αρνητικής μάζας. Με τη βοήθεια του μοντέλου του ο Baranov μπορεί να εξηγήσει τις τωρινές πειραματικές εκτιμήσεις για την κοσμολογική σταθερά και την ερυθρή μετατόπιση Hubble καθώς επίσης μερικές ανώμαλες επι­δράσεις σε αλληλεπιδρώντες γαλαξίες.

Και πέραν αυτών τι υπάρχει;

Μια άλλη ένδειξη για την πιθανή ύπαρξη μεγάλων ποσοτήτων αρνη­τικής ύλης είναι η «ανάβλυση» μεγάλης κλίμακας δομών με εξαιρετι­κά μεγάλες ταχύτητες. Η τοπική ομάδα γαλαξιών, που περιλαμβάνει το γαλαξία μας, «αναβλύζει» με 600km/sec ως προς το σύστημα αδράνειας της μικροκυματικής ακτινοβολίας φόντου. Αυτή η ταχύτη­τα είναι σχεδόν αδύνατον να εξηγηθεί με τα σημερινά μοντέλα σκο­τεινής ύλης του σχηματισμού των γαλαξιών. Παραμένει να δούμε εάν ένα μοντέλο που υποθέτει μια συλλογική άπωση από «κενές» περιο­χές οι οποίες περιέχουν μεγάλες ποσότητες αρνητικής ύλης μπορεί να αναπαράγει την παρατηρηθείσα ανάβλυση. Σε έναν πιο «τοπικό» τύ­πο ανώμαλης δυναμικής συμπεριφοράς είναι γνωστό ότι οι τροχιακές ταχύτητες των άστρων στο γαλαξία μας (και άλλων γαλαξιών) παρα­μένουν υψηλές, ακόμα και για άστρα πολύ μακριά από το κέντρο μά­ζας του γαλαξία. Τα διαγράμματα της ταχύτητας των άστρων ως προς την απόσταση τους από το κέντρο του γαλαξία δεν είναι συνεπή με την κατανομή της γαλαξιακής μάζας που υπολογίζεται από την κατα­νομή των αστέρων. Η ως τώρα εξήγηση είναι ότι ένα μεγάλο ποσο­στό του γαλαξία (90%) είναι φτιαγμένο από αόρατη, «ελλείπουσα» ύλη, η οποία αυξάνει τη δραστική μάζα του γαλαξία που υπολογίζε­ται από τα παρατηρούμενα άστρα (η περίφημη «σκοτεινή ύλη»). Η πρόταση μου είναι ότι μπορεί οι παράξενες καμπύλες περιστροφής που παρατηρούνται σε αυτά τα διαγράμματα να προκαλούνται από μια «ώθηση» αρνητικής μάζας από έξω που επιταχύνει έτσι τις τροχιές των άστρων…

Τελικά εάν υπάρχουν μεγάλοι αριθμοί σωματιδίων αρνητικής μάζας στο σύμπαν, τότε θετικές μάζες σαν ιόν ήλιο μας θα ελκύουν άλλες μάζες, μαζί και τα σωματίδια αρνητικής μάζας. Όπως έχει επισημάνει ο Terleskii, όταν τα σωματίδια αρνητικής μάζας κτυπούν τα θετικής ύλης σωματίδια του ήλιου, αυτά επιταχύνονται συνεχώς στη διάρκεια της διαδικασίας κερδίζοντας αρνητική κινητική ενέργεια και θέτοντας θετική κινητική ενέργεια στα σωματίδια θετικής ύλης στον ήλιο, θερ­μαίνοντας τον. Ο Terleskii επιχειρηματολογεί ότι εξαιτίας της απουσίας μια καταστροφικής τέτοιας θέρμανσης του ήλιου θα πρέπει είτε να υπάρχουν ελάχιστα σωματίδια αρνητικής μάζας (διάβαζε κανένα) ή η διατομή της αλληλεπίδρασης τους να είναι μικρή, θα μπορούσε αντ’ αυτού να υπάρχει μια θέρμανση του ήλιου από μια εισροή σωματιδίων αρνητικής μάζας και αυτός είναι ο λόγος που τα νετρίνο σύντηξης που παρατηρούνται να έρχονται από τον ήλιο είναι μόνο το ένα τρίτο αυ­τών που υπολογίζονται εάν υποθέσουμε ότι όλη η ενέργεια σε αυτόν παράγεται από τη βαρυτική συστολή και τη θερμοπυρηνική σύντηξη. Πάλι χρειαζόμαστε ένα μονιέλο για να δούμε εάν οι μετρήσεις της ηλιακής ροής είναι συνεπείς με μια τοπική πυκνότητα σωματιδίων αρνητικής ύλης που με τη σειρά της να είναι συνεπής με τα μεγάλης κλίμακας μοντέλα του σύμπαντος που περιέχουν αρνητική ύλη.

Ο Forward προτείνει και μια άλλη, λογική καθ’ όλα άποψη, που θα υποστηρίζαμε κι εμείς: η φυσική επαφή θετικής και αρνητικής ύλης μπορεί να καταλήγει σε μια διαδικασία εκμηδενισμού τους, σε πλή­ρη αντιστοιχία με την εκμηδένιση ύλης-αντιύλης, όπως στην αλλη­λεπίδραση ποζιτρονίου ηλεκτρονίου. Σε αυτήν την περίπτωση όμως δε θα παράγονταν καθόλου ενέργεια γιατί τώρα η συνολική ενέργεια ηρεμίας των δυο αντιδρώντων ίσων και αντίθετων μαζών είναι μη­δέν. Επομένως, σε μια τέτοια περίπτωση, δεν αναμένεται καμιά πρόσθετη ενέργεια που θα μπορούσε να θερμάνει περισσότερο τον ήλιο ή τη Γη.

ΠΗΓΕΣ

R.L. Forward, Negative Matter Propulsion, 1988

H. Bondi, Negative Mass in General Relativity, Reviews Of Modern Physics, Vol. 29, Ιούλιος 1957.

John G. Cramer, AntigravityandAntimass, Analog Science Fiction & Fact Magazine, Ιούλιος 1986

Alcubierre, M, The Warp Drive: Hyper-Fast Travel Within General Relativity, Classical and Quantum Gravity, Vol. 11, Μάιος 1994.

http://www.grc.nasa.gov/WWW/PAO/html/warp/ideachev.htm

http://www.npl.washington.edu/AV/altvw81.html

http://home.att.net/~kfbrown/index.html

Advertisements

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

 
Αρέσει σε %d bloggers: