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“负质量”的起源。
……在“宇宙会不会是两样东西的组合?”一章中,我们引用苏里奥的著作:《动力系统的结构》,Dunod出版社1970年,第197—200页(最近已译成英文:《动力系统的结构》,Birkhauser出版社1997年)。出发点:群。通过分析“完整”庞加莱群对其矩的作用,苏里奥表明,宇宙可能同时实现正能量粒子与负能量粒子(因而是负质量)。
群论并不反对这一点。但两个质量相反的粒子之间可能发生的相遇(与反物质毫无关系,反物质具有正质量,见上文)却引出一个问题。
结果将是完全湮灭。甚至连光子都没有。纯粹的无。一个由正质量和负质量等量混合构成的宇宙会干脆利落地消失。苏里奥建议的解决办法:
- 要么上帝以其无限的智慧和睿智,刻意没有创造负质量。
- 要么作为预防,把庞加莱群中两个“反时”分量砍掉,这两个分量不仅反转质量,也反转时间,只保留其两个“正交时”分量。
……然而苏里奥并不排除宇宙中存在负质量的可能性,于是他选择以下动力学:
-
正质量按牛顿定律相互吸引。
-
负质量按“反牛顿”相互排斥。
-
一个正质量和一个负质量按“反牛顿”相互排斥。
……通过相互排斥,负质量不会创造出结构、物体、恒星、星系。它们会彼此逃离,并逃离宇宙中的一切。某种泛恐惧(从词源上说:对一切事物的恐惧)。这种根本上的孤立主义行为便会保证它们的存在。
一个包含负质量的宇宙可能是什么样子?
……负质量会填满物质撤离的所有空间区域。在这些区域中,这种负物质会采取尽可能均匀的分布。这样,光在穿过这些无物质之地时不会受到任何引力透镜效应。因此,从观测探测方面说:零。
反向引力透镜效应。
……我们在上文提到过引力透镜效应,即由于物质聚集的存在而导致光线弯曲。见图44。二维教学模型就是那个老掉牙的钝正锥模型。
……负质量聚集对光子轨迹的影响又如何呢?它对应负曲率区域,对应一个“钝负锥”,见图88和图89。测地线发散。
这种几何也是爱因斯坦方程的解。
见:“Jean-Pierre Petit and Pierre Midy:Matter ghost matter astrophysics. 2:Conjugated steady state metrics. Exact solutions. [见网站:Geometrical Physics A, 2-5],1998。”
……只需采用史瓦西解(内部和外部)并把质量的符号反转即可。下面是二维教学图像。负质量“排斥”光线。

但均匀的质量分布,无论正负,都不会产生引力透镜效应,无论正负。
负质量导致的禁闭效应。
……正质量是自吸引的,对引力不稳定性敏感。它们会产生凝聚,把负质量驱逐出去,负质量的分布于是变得有空洞。

例如,星系可能就栖身于这样一种有空洞的分布之中。

……负质量对正质量施加的引力反压于是可能参与对它们的禁闭。
……顺便说一句这个二维教学模型,它可能让人联想到一个充满正质量和负质量混合物的宇宙的几何。想象一块非常巨大的帐篷布,支在桩子上。如果桩子非常尖,那就是点状正质量。如果桩子是钝的,那就是正质量聚集。


……贴合桩子圆形的布面部分具有正曲率。再往外,曲率是负的。如果桩子是尖的,桩顶附近让人想到锥面的形状(切平面的包络)。该点于是代表集中曲率。如果布是绷在“平面上”的,总曲率为零。这意味着“正”弯曲区域中的正曲率与“负”弯曲区域中的负曲率一样多。

在这块布上画了一些测地线。如果把这一切投影到平面地面上,就得到:

但还是放下教学图像吧。“四维超曲面”又如何呢?
爱因斯坦方程写作:
S = c
T
其中S是几何张量,T是“能量-物质张量”。当在某些条件下以某种形式将其展开时,会明确出现物质能量密度ρ和压强p(压强是单位体积的能量密度:一帕斯卡也是一焦耳每立方米)。
……把由正质量造成的对密度和压强的贡献称为ρ+和p+。把用这些量构造的张量称为T+。由负质量造成的贡献ρ-和p-将是负的。用这些量将构造张量T-。
相应的场方程于是为:
S = c (T+ + T-)
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