a101 ** **
| 1 |
|---|
導入
我々の目的は、天体物理学、宇宙論、および素粒子理論に関するいくつかの新しい洞察を提示することである。
基本的な考えは比較的単純である。これらは3つの異なる形で表現できる：
-
専門用語を使って。
-
図式的に。
-
普通の言葉で。
科学についての普通の文章は、さまざまな方法で書くことができる。
…一般的に、科学に関する普通の本を書く人は、読者の想像力を刺激するために美しい画像を提示する。しかし、本の終わりに至っても、読者にはほとんど進歩がない。
画像を使うとは、1世紀以上にわたり物理に大きな影響を与えた幾何学を指す。それによって、頭脳にはるかに良い食糧を提供できる。
…適切なアナログ変換により、理論の主要な目的と道筋を想起することができる。その結果、読者は最終的に平面幾何学に関するしっかりした知識を得る。
ニュートンと反ニュートン。
…宇宙構造は、基本的な力である重力によって組織されている。もし宇宙の物体が互いに引き合わないなら、そこでは何一つ起こらないだろう。銀河や星、惑星は形成されず、我々はそれを語る存在ではない。例えば、重力が反発的な力であったとしたら、物体同士を近づけないようにするだろう。宇宙は無定形で、柔らかく、非常に退屈なものになるだろう。
引力の法則はニュートンの法則である：
(1)
Gは重力定数である。mとm'は2つの質量で、dはそれらの距離である。
…後ほど示すように、我々のモデルには「通常の質量m」と「我々が『幽霊質量m』と呼ぶもの」が含まれている。銀河、星、惑星、人間、猫は通常の質量でできている。幽霊猫が存在するかどうかは誰も知らない。
…重要な点は、物質と幽霊物質が重力によってのみ相互作用することである。それ以外では、互いに無関心である。例えば、それらは光子を交換できないので、幽霊物体は我々の宇宙の領域からは見えない。逆に、もし「幽霊観測者」が存在したとしたら、彼は我々や銀河や星などを見えないだろう。
相互作用の図式は以下の通りである：
(2)
2つの通常の質量は、古典的なニュートンの法則に従って互いに引き合う。
同様に、2つの幽霊質量も互いに引き合う。
しかし、通常の質量と幽霊質量は、ある種の「反ニュートンの法則」に従って互いに反発する：
(3)
…我々は通常の質量と幽霊質量に対応する質量点の2つの集合をコンピュータに置き、それらが相互作用するようにして、何が起こるかを観察できるだろう。しかし物理学者はすぐに反論するだろう：
- あなたの幽霊物質には負の質量m* < 0がある！
実際に、ニュートンの法則において質量の符号を逆転させると：
(5)
力の符号が変わる。
…しかし、2つの質量の符号を逆転させても、力は変化しない。したがって、このモデルでは単に正と負の2種類の質量があると考えたくなるだろう。なぜなら、提示された力の図式を考慮しているからである。
…負の質量m* < 0は、エネルギーm*c² < 0に対応する。これはフランスの数学者ジャン＝マリー・ソリアウが彼の著書：
『動的システムの構造』（1973年フランス初版、197～200ページ）：Birkhäuser、1997年
で最初に研究した内容である。
…負のエネルギーを持つ物体は深刻な問題を引き起こす。実際に、それらが正のエネルギー（正の質量）を持つ物体と衝突した場合、何が起こるのか？
…これは物質と反物質の消失とは異なる。『幾何学的物理学B、4』で示すように、我々の宇宙に存在する反物質は正の質量と正のエネルギーを持つ。それらの衝突により光子が生成される。生成された2つの光子は、衝突前の物質と反物質の粒子のエネルギーの合計を運ぶ。もし正と負のエネルギーを持つ物体が衝突したとしたら、結果はまったく異なるだろう。それは…何も生まないだろう。
…宇宙の初期には、標準モデルによると、物質と反物質は頻繁に衝突し、高エネルギーの光子を生成する。しかし逆に、高エネルギーの光子は物質と反物質の対を生成する。これらの2つのプロセスは、初期の宇宙でバランスを取っている。しかし、もし宇宙に正と負の質量、正のエネルギーを持つ粒子と負のエネルギーを持つ粒子が含まれていたとしたら、2つのサブセットは単純に互いに相殺してしまっただろう。初期の割合が50％だったとしたら、宇宙全体が消え去っていたことになる。
これが物理学者が負の質量を持つ粒子に対して懐疑的である理由である。
…そのため、モデルを図式的に提示することが必要である。後ほど示すように、「幽霊物質は負の質量を持つように動作する」ということである。この見かけ上のパラドックスに取り組むためには、いくつかの幾何学を学ぶ必要がある。