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关于负质量。
这个问题在法国数学家让-马里·苏利亚(我的邻居和老朋友)的书中被提到。
《动力系统的结构》,法国邓诺德出版社,1970年,第197-200页。
最近被翻译成英文:
《动力系统的结构》,Birkhauser出版社,1997年。(不幸的是非常昂贵:124美元……)。
起点:群论。动态群支配物理。庞加莱动态群支配相对论世界。这个群是由洛伦兹群构建的(参见《几何物理学B》)。和后者一样,庞加莱群有“四个部分”。其中两个是“正时序”,对应正能量和正质量的粒子。另外两个部分是“反时序”,对应时间倒流的粒子。苏利亚通过“这些群部分对动量的共伴作用”证明,它们对应的是负能量、负质量的物体。
总之,负质量的存在并不是被禁止的。但这立即引发了一个问题:两个粒子碰撞的结果,一个具有正质量(和正能量mc²),另一个具有负质量和能量,会得到……什么都没有。既没有粒子,甚至也没有空间,因为真空是由“联合光子”构成的。
解决方法是什么?
也许上帝以无限的智慧和远见,决定切除庞加莱动态群的反时序部分。因此,这个群不能产生负质量。
苏利亚并没有排除宇宙中某处存在负物质的可能性。他的假设是:
-
正质量之间的相互吸引(我们的物质,牛顿定律)
-
正质量和负质量之间的相互排斥(反牛顿)
他还补充道:
- 负质量之间相互排斥。
根据苏利亚的观点,负质量应该是完全自闭的,排斥一切,包括其他负质量。它们应该只是占据所有可用空间。一种“泛恐惧症”。
这种负物质可能有助于约束星系。
在大质量物体之间,负物质应尽可能均匀,以避免产生引力透镜效应(在这些广阔区域)。我们无法探测到它,除非通过它对星系和星系团的约束效应。
无论如何,如果这种负物质今天存在于我们的宇宙中,它在早期就与正常物质混合得非常紧密。在这一密集混合物中的一次碰撞就会导致完全的相互湮灭:
- mc² - mc² = 零……
反向引力透镜。
正向引力透镜在前面的章节图44中被提到。我们使用了粗略的钝角圆锥体(正圆锥体)模型。
“负质量”的集中对应于“钝角负圆锥体”。见图88和89。我们得到一组发散的测地线。
这是场方程的一个精确解。参见:
让-皮埃尔·皮埃特和皮埃尔·米迪:幽灵物质,天体物理物质。2:共轭稳态度规。精确解。《几何物理学A》,5,1998年。
在图88中,我们看到它就像负质量排斥光子一样工作。
(88)
注意:正质量或负质量的均匀分布不会产生正向或负向的引力透镜效应。
由于周围负质量产生的约束效应。
正质量相互吸引,符合牛顿定律。正物质中会发生引力不稳定性(杰恩斯不稳定性)。这会形成质量集中(星系、星系团)。根据苏利亚的想法,如果存在负物质,它会位于正质量物体之间,填满所有可用的间隙空间。如果负物质相互排斥,那么在正物质团块之间,介质会非常均匀。这种假设的负物质将是空隙状的。见图(89)。
(89)
例如,星系可能位于这种负质量的空隙分布中。
(90)
由于负质量产生的反向压力将有助于星系的约束。
想象一个教学模型:一个大帐篷放在木桩上,这些木桩代表正质量。木桩越尖,质量越密集。相反,木桩越钝,质量越分散。
(91)
帐篷的木桩 (92)
帐篷布与木桩接触的部分呈现正曲率。在这些点之间,曲率为负。如果木桩的头部是尖的,它会形成一个点质量,一个集中正曲率的点(一个圆锥点)。
从远处看,整个帐篷是平的。这意味着在这里,正曲率的量等于负曲率的量。在物理上,这对应于一个世界,其中正质量的量应等于且与负质量的量相反(M* = - M)。
(93)
我们画出了几条测地线(92)及其平面投影(94)。
(94)
放弃教学模型。四维超曲面又如何呢?