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Über negative Massen.
Diese Frage der negativen Massen wird im Buch des französischen Mathematikers Jean-Marie Souriau (mein Nachbar und alter guter Freund) erwähnt.
"Structure des Systèmes Dynamiques", Dunod-France 1970, S. 197-200
Kürzlich ins Englische übersetzt:
"Structure of Dynamical Systems", Birkhauser Ed. 1997. (Leider sehr teuer: 124 $ ...).
Ausgangspunkt: Gruppentheorie. Dynamische Gruppen bestimmen die Physik. Der Poincaré-Dynamik-Gruppe bestimmt die relativistische Welt. Diese Gruppe wird aus der Lorentz-Gruppe konstruiert (siehe Geometrische Physik B). Wie letztere besitzt die Poincaré-Gruppe "vier Komponenten". Zwei sind "orthochron", sie entsprechen Teilchen mit positiver Energie und positiver Masse. Der zweite Paar von Komponenten, "antichron", entspricht Teilchen, die rückwärts in der Zeit bewegen. Souriau zeigte dann (durch die „kodajointe Wirkung dieser Gruppenkomponenten auf den Impuls“), dass sie negativer Energie und negativer Masse entsprechen.
Zusammengefasst ist es nicht verboten, dass negative Massen existieren könnten. Doch stellt sich sofort ein Problem: Das Ergebnis einer Kollision zwischen zwei Teilchen, dem ersten mit positiver Masse (und positiver Energie mc²) und dem anderen mit negativer Masse und Energie, würde ... nichts geben. Keine Teilchen, nicht einmal Raum, denn das Vakuum ist „aus gemeinsamen Photonen“ gemacht.
Was ist die Lösung?
Vielleicht hat Gott, mit unendlicher Weisheit und Voraussicht, entschieden, die antichrone Komponente der Poincaré-Dynamik-Gruppe zu amputieren. Somit kann die Gruppe keine negativen Massen erzeugen.
Souriau schließt nicht aus, dass negative Materie irgendwo im Universum existieren könnte. Seine Hypothese:
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Wechselseitige Anziehung zwischen positiven Massen (unsere Materie, Newtonsches Gesetz)
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Wechselseitige Abstoßung zwischen einer positiven und einer negativen Masse (anti-Newton)
Er fügt hinzu:
- Negative Massen stoßen sich gegenseitig ab.
Laut Souriaus Sichtweise sollten negative Massen vollständig autistisch sein, alles abstoßen, einschließlich anderer negative Massen. Sie sollten einfach den verfügbaren Raum ausfüllen. Eine Art Panphobie.
Eine solche negative Materie könnte dazu beitragen, Galaxien zu konfinieren.
Zwischen massereichen Objekten sollte die negative Materie so gleichmäßig wie möglich sein, um keine gravitativen Linseneffekte (in diesen weiten Regionen) zu erzeugen. Wir könnten sie nicht erkennen, außer durch ihren Konfinierungseffekt auf Galaxien und Haufen.
In jedem Fall, wenn diese negative Materie heute im Universum vorhanden ist, wäre sie im frühen Stadium stark mit der normalen Materie vermischt worden. Eine Kollision in dieser dichten Mischung hätte dann eine vollständige gegenseitige Vernichtung verursacht:
- mc² - mc² = null.......
Umgekehrte gravitative Linse.
Die positive gravitative Linse wurde in Abbildung 44 in einem vorherigen Abschnitt erwähnt. Wir haben das grobe Modell des stumpfen Kegels (posicone) verwendet.
Eine Konzentration von „negativer Masse“ entspräche dem „stumpfen Negakon“. Siehe Abbildungen 88 und 89. Wir erhalten ein divergentes System von Geodäten.
Es handelt sich um eine exakte Lösung der Feldgleichungen. Siehe:
Jean-Pierre Petit und Pierre Midy : Geistermaterie, astrophysikalische Materie. 2 : Konjugierte stationäre Metriken. Exakte Lösungen. Geometrische Physik A, 5, 1998.
Auf Abbildung 88 sehen wir, dass es so wirkt, als würde die negative Masse Photonen abstoßen".
(88)
Hinweis: Eine gleichmäßige Verteilung positiver oder negativer Masse erzeugt weder einen positiven noch einen negativen Linseffekt.
Konfinierungseffekt durch umgebende negative Masse.
Positive Massen ziehen sich gegenseitig an, entsprechend Newtons Gesetz. Die gravitative Instabilität (Jeans-Instabilität) tritt in positiver Materie auf. Dies führt zu Massenkonzentrationen (Galaxien, Galaxienhaufen). Laut Souriaus Idee wäre, wenn negative Materie vorhanden ist, sie zwischen positiven Massenobjekten angesiedelt, füllt den verfügbaren interstitiellen Raum. Wenn negative Materie sich gegenseitig abstoß, wäre das Medium zwischen positiven Massenklumpen sehr gleichmäßig. Diese hypothetische negative Materie wäre lacunar. Siehe Abb. (89).
(89)
Zum Beispiel könnten Galaxien in dieser lacunären Verteilung negativer Masse liegen.
(90)
Der Gegendruck durch die negativen Massen würde an der Konfinierung der Galaxien beteiligt sein.
Stellen Sie sich ein didaktisches Modell vor: eine große Zeltplane auf Pfosten, die positive Massen darstellen. Je spitzer die Pfosten sind, desto dichter sind die Massenkonzentrationen. Umgekehrt, je stumpfer die Pfosten sind, desto größer sind diese Massenkonzentrationen.
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Die Zeltstangen (92)
Der Teil der Zeltplane, der mit den Pfosten in Kontakt ist, zeigt eine positive Krümmung. Zwischen diesen Punkten ist die Krümmung negativ. Wenn der Kopf des Pfostens spitz ist, gibt er eine punktförmige Masse, einen Punkt konzentrierter positiver Krümmung (einen kegelförmigen Punkt).
Globale Sicht von weitem ist das Zelt flach. Das bedeutet hier, dass die Menge positiver Krümmung gleich der Menge negativer Krümmung ist. Physikalisch würde dies einem Welt entsprechen, in der die Menge positiver Masse gleich und entgegengesetzt zur Menge negativer Masse sein müsste (M* = - M).
(93)
Wir haben einige Geodäten (92) und ihre ebenen Projektionen (94) dargestellt.
(94)
Geben Sie das didaktische Bild auf. Wie sieht die 4D-Hypersurface aus?