α101

Εισαγωγή.

Ο σκοπός μας είναι να παρουσιάσουμε
κάποιες νέες γνώσεις σχετικά με την αστροφυσική, την κοσμολογία και τη θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων.

Οι βασικές ιδέες
είναι σχετικά απλές. Μπορούν να εκφραστούν σε τρεις διαφορετικές μορφές:

• Στην γλώσσα ενός ειδικού.

• Σχηματικά.

• Με καθημερινό τρόπο.

Μπορεί κανείς να γράψει καθημερινά
κείμενα για την επιστήμη ακολουθώντας διαφορετικές μεθόδους.

...Γενικά, ο συγγραφέας καθημερινών βιβλίων, αφιερωμένων στην επιστήμη, προσφέρει όμορφα εικόνες,
ώστε να διεγείρει τη φαντασία του αναγνώστη. Αλλά, στο τέλος του βιβλίου,
δεν έχει κερδίσει πολλά.

Χρησιμοποιώντας εικόνες, εννοώ,
γεωμετρία, η οποία έχει εισβάλει έντονα στη φυσική από πριν από έναν αιώνα, μπορεί κανείς να προσφέρει
καλύτερη τροφή για τον εγκέφαλο.

...Μια κατάλληλη αναλογική μετατροπή καθιστά δυνατή την ανάκληση των κύριων στόχων και
μονοπατιών μιας θεωρίας. Εν τω μεταξύ, ο αναγνώστης αποκτά, στο τέλος, στερεή γνώση
στη γεωμετρία 2D.

Νεύτων και αντι-Νεύτων.

...Οι κοσμικές δομές οργανώνονται από μια θεμελιώδη δύναμη: τη βαρύτητα. Αν τα αντικείμενα του σύμπαντος δεν έλκονταν αμοιβαία, τίποτα δεν θα συνέβαινε εκεί. Οι γαλαξίες δεν θα είχαν σχηματιστεί, ούτε τα αστέρια, ή οι πλανήτες. Δεν θα ήμασταν εδώ για να μιλήσουμε για όλα αυτά. Για παράδειγμα, αν η βαρυτική δύναμη ήταν
απωθητική, θα κρατούσε τα αντικείμενα μακριά το ένα από το άλλο. Το σύμπαν θα παρέμενε άμορφο, χαλαρό, κάτι που θα ήταν θανάσιμα βαρετό.

Ο νόμος της έλξης
είναι ο νόμος του Νεύτων:
(1)

G είναι η σταθερά της
βαρύτητας. m και m' είναι δύο μάζες και d είναι η απόσταση μεταξύ τους.

...Όπως θα φαίνεται παρακάτω, το μοντέλο μας περιλαμβάνει «κανονικές μάζες m» και κάτι που
ονομάζουμε «φαντασματική μάζα m». Οι γαλαξίες, τα αστέρια, οι πλανήτες, οι άνθρωποι, οι γάτες, είναι
φτιαγμένα από κανονική μάζα. Κανείς δεν γνωρίζει αν υπάρχουν φαντασματικές γάτες.

...Το κύριο σημείο είναι ότι η ύλη και η φαντασματική ύλη αλληλεπιδρούν μόνο μέσω της βαρυτικής
δύναμης. Εκτός από αυτό, αγνοούν η μία την άλλη. Για παράδειγμα, δεν μπορούν να ανταλλάξουν φωτόνια, ώστε τα φαντασματικά αντικείμενα να είναι αόρατα από τη δική μας πτυχή του Σύμπαντος.
Αντιστρόφως, αν υπάρχει ένας «φαντασματικός παρατηρητής», δεν μπορεί να μας δει, ούτε τους γαλαξίες μας, τα αστέρια, κ.λπ...

Το σχήμα αλληλεπίδρασης
είναι το εξής:
(2)

Δύο κανονικές μάζες έλκουν η μία την άλλη, σύμφωνα με τον κλασικό νόμο του Νεύτων.

Το ίδιο ισχύει για δύο φαντασματικές
μάζες.

Αλλά μια κανονική μάζα
και μια φαντασματική μάζα απωθούν η μία την άλλη, σύμφωνα με κάποιο είδος «αντι-Νευτώνιου»
νόμου:
(3)

...Θα μπορούσαμε να βάλουμε δύο sets σημείων μάζας, που αντιστοιχούν σε κανονικές και φαντασματικές μάζες,
σε έναν υπολογιστή, να τις αφήσουμε να αλληλεπιδρούν, και να δούμε τι συμβαίνει. Αλλά ο φυσικός θα υποστηρίξει αμέσως:

• Η φαντασματική ύλη σας έχει
  αρνητική μάζα m* < 0!

Πράγματι, αν αντιστρέψουμε
το πρόσημο μιας μάζας στον νόμο του Νεύτων:
(5)

το πρόσημο της δύναμης
αλλάζει.

...Αλλά
αν αλλάξουμε το πρόσημο των δύο μαζών, η δύναμη παραμένει αμετάβλητη. Τότε θα είχαμε την τάση να συμπεράνουμε ότι σε αυτό το μοντέλο έχουμε απλώς δύο είδη μαζών:
μία θετική και η άλλη αρνητική, αφού λαμβάνει υπόψη το προτεινόμενο σχήμα δύναμης.

...Αλλά οι αρνητικές μάζες m* < 0 συνδέονται με ενέργειες m*c² < 0, οι οποίες
ερευνήθηκαν πρώτα από τον Γάλλο μαθηματικό Jean-Marie Souriau στο βιβλίο του:

Δομή των Δυναμικών Συστημάτων (πρώτη έκδοση στη Γαλλία, 1973, σελίδες 197 έως 200):

Birkhauser Ed. 1997.

...Τα αντικείμενα με αρνητική
ενέργεια δημιουργούν ένα σοβαρό πρόβλημα. Πράγματι, τι συμβαίνει όταν συγκρούονται με αντικείμενα θετικής ενέργειας (θετικής μάζας);

...Αυτό δεν αντιστοιχεί στην annihilación ύλης-αντιύλης. Όπως θα φαίνεται στο Γεωμετρική Φυσική B, 4, η αντιύλη που βρίσκεται στο σύμπαν μας έχει θετική μάζα και θετική ενέργεια. Η συνάντησή τους παράγει φωτόνια. Τα δύο παραγόμενα φωτόνια μεταφέρουν το συνολικό ποσό ενέργειας των σωματιδίων ύλης και αντιύλης,
πριν από τη σύγκρουσή τους. Αν δύο αντικείμενα με αντίθετες ενέργειες μπορούσαν να συναντηθούν, να συγκρουστούν, το αποτέλεσμα θα ήταν εντελώς διαφορετικό. Θα παρήγαγε .... τίποτα.

...Στην αρχή του σύμπαντος, σύμφωνα με το Καθεμερινό Μοντέλο, η ύλη και η αντιύλη συγκρούονται συχνά, παράγοντας φωτόνια υψηλής ενέργειας. Αλλά, αντιστρόφως,
αυτά τα φωτόνια υψηλής ενέργειας δημιουργούν ζεύγη σωματιδίων ύλης-αντιύλης. Οι δύο διαδικασίες εξισορροπούν η μία την άλλη, στο πρώιμο σύμπαν. Αλλά αν το Σύμπαν
περιείχε θετικές και αρνητικές μάζες, σωματίδια θετικής ενέργειας και σωματίδια αρνητικής ενέργειας, τα δύο υπο-σύνολα θα είχαν απλώς ακυρώσει η ένα την άλλο. Αν η αρχική αναλογία θα ήταν πενήντα-πενήντα, ολόκληρο το σύμπαν θα είχε εξαφανιστεί.

Για αυτό οι φυσικοί
είναι τόσο σκεπτικοί σχετικά με τα σωματίδια αρνητικής μάζας.

...Για αυτό υπάρχει ανάγκη για μια σχηματική παρουσίαση του μοντέλου. Όπως θα φαίνεται παρακάτω «λειτουργεί σαν η φαντασματική ύλη να έχει αρνητική μάζα». Για να πλησιάσουμε αυτό το φαινομενικό παράδοξο πρέπει να μάθουμε κάποια γεωμετρία.