a101 ** **
| 1 |
|---|
서론.
우리의 목적은 천체물리학, 우주론, 그리고 기본 입자 이론에 대한 새로운 통찰을 제시하는 것입니다.
기본적인 아이디어는 상대적으로 간단합니다. 세 가지 다른 형태로 표현할 수 있습니다:
-
전문가의 언어로.
-
도식적으로.
-
일반적인 방식으로.
과학에 대한 일반적인 글은 다양한 방법으로 쓸 수 있습니다.
...일반적으로 과학에 관한 일반적인 책을 쓰는 저자는 독자의 상상을 자극하기 위해 아름다운 이미지를 제공합니다. 하지만 책의 끝에 도달했을 때, 독자는 거의 성장하지 않습니다.
이미지를 사용한다고 말할 때, 저는 지난 100년간 물리학을 크게 침투한 기하학을 의미합니다. 이는 정신에게 훨씬 더 나은 음식을 제공할 수 있습니다.
...적절한 유사성 전환을 통해 이론의 주요 목표와 경로를 표현할 수 있습니다. 동시에, 독자는 끝내 2차원 기하학에 대한 견고한 지식을 얻게 됩니다.
뉴턴과 반뉴턴.
...우주 구조는 기본적인 힘인 중력에 의해 조직됩니다. 만약 우주의 물체들이 서로를 끌어당기지 않는다면, 거기서는 아무것도 일어나지 않을 것입니다. 은하계는 형성되지 않았을 것이며, 별이나 행성도 존재하지 않을 것입니다. 우리는 그에 대해 말할 수 있는 곳에 있지 않을 것입니다. 예를 들어, 중력이 반발적인 힘이었다면, 물체들이 서로 가까워지지 못하게 할 것입니다. 우주는 무형의, 무기력한 상태로 남아 있었을 것이며, 이는 죽음처럼 지루할 것입니다.
인력의 법칙은 뉴턴의 법칙입니다:
(1)
G는 중력 상수입니다. m과 m'은 두 질량이며, d는 두 질량 사이의 거리입니다.
...앞서 보여줄 것이지만, 우리의 모델은 "정상적인 질량 m"과 우리가 "유령 질량 m"이라고 부르는 무언가를 포함합니다. 은하계, 별, 행성, 인간, 고양이는 정상적인 질량으로 이루어져 있습니다. 유령 고양이가 존재하는지 아무도 모릅니다.
...주요 포인트는 물질과 유령 물질이 오직 중력에 의해 상호작용한다는 것입니다. 그 외에는 서로를 무시합니다. 예를 들어, 그들은 광자를 교환할 수 없기 때문에, 유령 물체는 우리가 있는 우주의 영역에서 보이지 않습니다. 반대로, "유령 관찰자"가 존재한다면, 그는 우리나 우리의 은하계, 별 등을 볼 수 없습니다...
상호작용의 도식은 다음과 같습니다:
(2)
두 정상적인 질량은 뉴턴의 고전적 법칙에 따라 서로를 끌어당깁니다.
두 유령 질량도 마찬가지입니다.
그러나 정상적인 질량과 유령 질량은 서로 밀어내며, 어떤 종류의 "반뉴턴의 법칙"에 따라 작용합니다:
(3)
...우리는 정상 질량과 유령 질량에 해당하는 질량 포인트의 두 집합을 컴퓨터에 넣고, 상호작용하게 한 뒤 어떤 일이 일어나는지 관찰할 수 있습니다. 하지만 물리학자는 즉시 반박할 것입니다:
- 당신의 유령 물질은 음의 질량 m* < 0을 가지고 있습니다!
실제로, 뉴턴의 법칙에서 한 질량의 부호를 반전시키면:
(5)
력의 부호가 바뀝니다.
...그러나 두 질량의 부호를 바꾸면, 힘은 변하지 않습니다. 따라서 우리는 이 모델에서 단지 두 가지 유형의 질량, 즉 양의 질량과 음의 질량을 가지고 있다고 결론지을 수 있습니다. 왜냐하면 이는 제안된 힘의 도식을 고려하기 때문입니다.
...음의 질량 m* < 0은 m*c² < 0의 에너지를 의미하며, 이는 프랑스 수학자 자크-마리 수리아우(Jean-Marie Souriau)가 그의 저서에서 처음으로 연구한 것입니다:
"동적 시스템의 구조" (프랑스 최초 출판, 1973년, 197~200페이지): Birkhäuser, 1997년.
...음의 에너지를 가진 물체는 심각한 문제를 야기합니다. 실제로, 이들이 양의 에너지(양의 질량) 물체와 충돌할 때 무슨 일이 일어나는지 궁금합니다.
...이것은 물질과 반물질의 소멸과는 다릅니다. "기하학적 물리학 B, 4"에서 보여줄 것이지만, 우리 우주에 있는 반물질은 양의 질량과 양의 에너지를 가지고 있습니다. 그들의 만남은 광자를 생성합니다. 생성된 두 광자는 물질과 반물질 입자들이 충돌하기 전의 전체 에너지를 가지고 있습니다. 만약 음의 에너지를 가진 물체와 양의 에너지를 가진 물체가 만나 충돌한다면, 결과는 완전히 달라질 것입니다. 그 결과는... 아무것도 아닙니다.
...우주의 시작 초기, 표준 모델에 따르면, 물질과 반물질은 자주 충돌하여 고에너지 광자를 생성합니다. 그러나 반대로, 이 고에너지 광자는 물질-반물질 쌍을 생성합니다. 이 두 과정은 초기 우주에서 균형을 이룹니다. 하지만 만약 우주가 양의 질량과 음의 질량, 양의 에너지를 가진 입자와 음의 에너지를 가진 입자를 포함하고 있었다면, 두 하위 집합은 서로 단순히 소멸하게 될 것입니다. 만약 초기 비율이 50%였다면, 우주의 전체가 사라졌을 것입니다.
이 때문에 물리학자들은 음의 질량 입자에 대해 매우 회의적입니다.
...이 때문에 모델을 도식적으로 제시하는 것이 필요합니다. 앞으로 보여줄 것이지만, "유령 물질은 음의 질량을 가지고 있는 것처럼 작동합니다". 이 명백한 역설을 접근하기 위해서는 기하학을 조금 배워야 합니다.