Отрицательная масса. Что это такое?

отрицательная масса Интересные факты

Отрицательная масса является гипотетическим (!) аналогом обычной (положительной) массы. Науке неизвестно, существует ли отрицательная масса на самом деле. И возможно ли ее существование в принципе.

Некоторые ученые давно размышляли о свойствах подобной субстанции. Среди них Герман Бонди (в 1950-х годах), Банеш Хоффман (1906–1986) из Городского университета Нью-Йорка (в 1960-х и 70-х годах) и Роберт Форвард (в 1980-х). Последний из них анализировал, как можно использовать отрицательную массу для создания двигателей космических кораблей.

И в теориях гравитации Ньютона, и в теориях Эйнштейна существование отрицательной массы означает существование антигравитации.

Как работает отрицательная масса

Понятие отрицательной массы вытекает из аналогии с электрическими зарядами, которые бывают положительные и отрицательные. Положительный электрический заряд может быть нейтрализован отрицательным зарядом. Что дает возможность экранирования от электрических сил. По аналогии можно предположить возможность существования неких «гравитационных экранов», если бы в природе существовала отрицательная масса. Возможно, она будет нейтрализовать действие обычной положительной массы. Эта идея широко использовалась писателями-фантастами.

Чтобы начать понять физику отрицательной массы, давайте рассмотрим обычную массу в отсутствие гравитации. Пусть это будет, скажем, космический корабль, находящийся далеко от Земли, Солнца или любого другого гравитационно притягивающего тела. Масса космического корабля будет проявляться как инерция. Или как сопротивление любому изменению его движения. И чем корабль будет массивнее, тем больше будет нужна сила, необходимая для его ускорения или отклонения от курса. Обычная масса движется в направлении, в котором ее толкают. С ускорением, пропорциональным толкающей силе (согласно уравнению Ньютона F = m×a). Отрицательная масса же, предположительно, будет двигаться в сторону толкающей силы. С ускорением, пропорциональными величине этой силы.

Теперь давайте рассмотрим гравитацию. Гравитация всегда является притягивающей силой при взаимодействии с обычным веществом. Но будет ли обратное верно в случае отрицательной массы? Можно предположить, что если бы отрицательная масса была помещена вблизи поверхности Земли, она оттолкнулась бы вследствие гравитационного притяжения от последней. И очень эффектно улетела бы в небеса. Однако ситуация, на самом деле, не столь однозначна. Причина этого состоит в том, что гравитация является взаимной. То есть она работает между двумя массами. Ведь когда яблоко падает на Землю, то и Земля падает на яблоко. Хотя и в гораздо меньшей степени. Эта взаимность заложена в законе тяготения Ньютона. Уточнённом, но существенно не измененном Эйнштейном. Закон гласит, что гравитационное притяжение между двумя объектами пропорционально произведению их масс.

Советуем почитать  Два объекта Солнечной системы вращаются не так

Отрицательное яблоко

Предположим теперь, что у нас есть яблоко отрицательной массы, – m. Сила гравитации между ним и Землей пропорциональна (- m) × M. То есть она имеет ту же силу, что и прежде, но из-за отрицательного знака направлена ​​в противоположную сторону. Гравитационное притяжение превратилось в отталкивание, стремящееся оттолкнуть яблоко. Но, из того, что мы сказали ранее следует, что отрицательная масса должна двигаться в направлении, противоположном направлению, в котором ее толкают. Итак, яблоко с отрицательной массой должно все-таки упасть вниз!

Поскольку в настоящее время у нас нет объектов с отрицательной массой для экспериментов, мы не знаем наверняка, произойдет ли это именно так. Однако, если бы вместо этого наблюдалось, что такие объекты улетают вверх, мы должны были бы предположить, что положительные и отрицательные массы обладают либо одинаковыми инерционными свойствами, либо одними и теми же гравитационными свойствами. Например мы могли бы предположить, что гравитационная сила между двумя массами пропорциональна только числовой величине их произведения, независимо от того, отрицательное это произведение или положительное. Тогда отрицательная масса будет притягиваться земным притяжением. Но из-за своей инерционной инвертированности ответит на это притяжение падением вверх.

Такой аргумент, однако, привел бы к серьезному конфликту с общей теорией относительности Эйнштейна. Красота и сила которой проистекают из рассмотрения гравитационного и инерционного аспектов массы не как различных сущностей, а скорее как разных сторон одной и той же монеты.

Преобразование положительной массы в отрицательную

Банеш Хоффманн, бывший сотрудник Эйнштейна, математически подробно исследовал некоторые возможные следствия существования отрицательной массы. Опираясь на теорию относительности он предположил, что как положительные, так и отрицательные массы могут излучать гравитационные волны. Точно так же, как электрические заряды могут излучать электромагнитные волны. Теория относительности предполагает, что энергия, переносимая такими волнами, положительна, независимо от знака излучающей массы. Это приводит к замечательному выводу. Он заключающемуся в том, что положительная масса должна иметь возможность трансформироваться в отрицательную, излучая достаточное количество энергии в виде гравитационных волн. И что дальнейшее их излучение должно делать ее массу все более и более отрицательной.

Советуем почитать  Телепортация. Реальность или фантастика?

Движение отрицательной массы

Двигательная установка с использованием отрицательной массы – это гипотетическая силовая установка, основанная на взаимодействии обычной положительной и отрицательной масс. Теоретически такая система могла бы обеспечить непрерывную тягу, не нарушая при этом принципов сохранения количества движения или энергии. Это взаимодействие не потребовало бы ни энергии, ни реакционной массы. Однако работоспособность подобной схемы зависит от самого существования отрицательной массы. А также от того имеет ли отрицательная масса отрицательную инерцию.

Комбинированное взаимодействие двух типов масс могло бы помочь достичь устойчивого и непрерывного ускорения обеих масс в одном и том же направлении.

Понравилась статья? Поделитесь ей в социальных сетях! Огромное спасибо!
Живой Космос