Антигравитация (также известная как негравитационное поле ) — это гипотетическое явление создания места или объекта, свободного от силы гравитации . Это не относится ни к недостатку веса под действием силы тяжести, наблюдаемому при свободном падении или орбите , ни к уравновешиванию силы гравитации с какой-либо другой силой, такой как электромагнетизм и аэродинамическая подъемная сила . Антигравитация — повторяющаяся концепция в научной фантастике. Примерами могут служить вещество, блокирующее гравитацию «Каворит» в романе Герберта Уэллса « Первые люди на Луне» и машины « Спиндиззи » в « Городах в полете» Джеймса Блиша .
Термин «антигравитация» часто используется для обозначения устройств, которые выглядят так, как будто они обращают гравитацию вспять, хотя они действуют с помощью других средств, таких как подъемники , которые летают в воздухе, перемещая воздух с помощью электромагнитных полей . [1] [2]
Возможность создания антигравитации зависит от полного понимания и описания гравитации и ее взаимодействия с другими физическими теориями, такими как общая теория относительности и квантовая механика ; по состоянию на 2024 год физикам еще предстоит открыть квантовую теорию гравитации.
Летом 1666 года Исаак Ньютон наблюдал в своем саду с дерева яблоко, реализовав таким образом принцип всемирного тяготения . [3] Альберт Эйнштейн в 1915 году рассмотрел физическое взаимодействие между материей и пространством, где гравитация возникает как следствие того, что материя вызывает геометрическую деформацию пространства, которое в противном случае было бы плоским. [4] [5] [6] Эйнштейн, как независимо, так и вместе с Вальтером Майером , попытался объединить свою теорию гравитации с электромагнетизмом , используя работы Теодора Калуцы [7] и Джеймса Клерка Максвелла , чтобы связать гравитацию и квантовую теорию поля . [8]
Квантовые физики-теоретики постулировали существование квантовой гравитационной частицы — гравитона . Были созданы различные теоретические объяснения квантовой гравитации , в том числе теория суперструн , петлевая квантовая гравитация , теория E8 и асимптотическая теория безопасности среди многих других.
В законе всемирного тяготения Ньютона гравитация представляла собой внешнюю силу, передаваемую неизвестным образом. В 20 веке модель Ньютона была заменена общей теорией относительности , в которой гравитация — это не сила, а результат геометрии пространства-времени. Согласно общей теории относительности, антигравитация невозможна, за исключением надуманных обстоятельств. [9] [10] [11]
В 1948 году бизнесмен Роджер Бэбсон (основатель Бэбсон-колледжа ) основал Фонд исследований гравитации для изучения способов уменьшения воздействия гравитации. [12] Их усилия поначалу были несколько « капризными », но время от времени они проводили конференции, на которые привлекали таких людей, как Кларенс Бердси , известный своими замороженными продуктами, и пионер вертолетной техники Игорь Сикорский . [ нужна цитата ] Со временем Фонд переключил свое внимание с попыток контролировать гравитацию на просто лучшее ее понимание. Фонд почти исчез после смерти Бэбсона в 1967 году. Однако он продолжает вручать премии за эссе, предлагая призы до 4000 долларов. По состоянию на 2017 год им по-прежнему управляет Джордж Райдаут-младший, сын первоначального директора фонда, из Уэлсли, штат Массачусетс . [13] Среди лауреатов — калифорнийский астрофизик Джордж Ф. Смут (1993), который позже получил Нобелевскую премию по физике 2006 года , и Джерард 'т Хоофт (2015), ранее получивший Нобелевскую премию по физике 1999 года. [14]
Общая теория относительности была представлена в 1910-х годах, но развитие теории сильно замедлилось из-за отсутствия подходящих математических инструментов. [ нужны разъяснения ] Оказалось, что антигравитация объявлена вне закона в рамках общей теории относительности.
Утверждается, что ВВС США также проводили исследования на протяжении 1950-х и 1960-х годов. [15] Бывший подполковник Ансель Талберт написал две серии газетных статей, в которых утверждалось, что большинство крупных авиационных фирм начали исследования в области гравитационного контроля в 1950-х годах. Однако внешних подтверждений этих историй мало, и, поскольку они происходят в разгар эпохи политики к пресс-релизам , неясно, какое значение следует придавать этим историям.
Известно, что серьезные усилия велись в компании Glenn L. Martin , образовавшей Научно-исследовательский институт перспективных исследований. [16] [17] Крупные газеты объявили о контракте, заключенном между физиком-теоретиком Буркхардом Хаймом и компанией Гленна Л. Мартина. Еще одной попыткой частного сектора улучшить понимание гравитации стало создание в 1956 году Института полевой физики Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл попечителем Фонда исследований гравитации Агнью Х. Бансоном.
Военная поддержка антигравитационных проектов была прекращена Мэнсфилдской поправкой 1973 года, которая ограничивала расходы Министерства обороны только областями научных исследований с явным военным применением. Поправка Мэнсфилда была принята специально для того, чтобы положить конец давним проектам, усилия которых мало что показали.
Согласно общей теории относительности, гравитация является результатом следования пространственной геометрии (изменения нормальной формы пространства), вызванного локальной массой-энергией. Эта теория утверждает, что именно измененная форма пространства, деформированная массивными объектами, вызывает гравитацию, которая на самом деле является свойством деформированного пространства, а не истинной силой. Хотя уравнения обычно не могут создать «отрицательную геометрию», это можно сделать, используя « отрицательную массу ». Те же уравнения сами по себе не исключают существования отрицательной массы.
И общая теория относительности, и ньютоновская гравитация, похоже, предсказывают, что отрицательная масса создаст отталкивающее гравитационное поле. В частности, сэр Герман Бонди в 1957 году предположил, что отрицательная гравитационная масса в сочетании с отрицательной инерционной массой будет соответствовать строгому принципу эквивалентности общей теории относительности и ньютоновским законам сохранения линейного импульса и энергии. Доказательство Бонди дало решения уравнений относительности без сингулярностей. [18] В июле 1988 года Роберт Л. Форвард представил на 24-й совместной конференции AIAA/ASME/SAE/ASEE доклад, в котором предлагалась двигательная установка Бонди с отрицательной гравитационной массой. [19]
Бонди указывал, что отрицательная масса будет падать в сторону «нормальной» материи (а не от нее), поскольку, хотя сила гравитации является отталкивающей, отрицательная масса (согласно закону Ньютона F = ma) реагирует ускорением, противоположным ускорению. направление силы. Нормальная масса, с другой стороны, отпадет от отрицательной материи. Он отметил, что две одинаковые массы, одна положительная и одна отрицательная, помещенные рядом друг с другом, будут поэтому самоускоряться в направлении линии между ними, причем отрицательная масса будет преследовать положительную массу. [18] Обратите внимание: поскольку отрицательная масса приобретает отрицательную кинетическую энергию , общая энергия ускоряющихся масс остается равной нулю. Форвард отметил, что эффект самоускорения обусловлен отрицательной инерционной массой и его можно наблюдать без гравитационных сил между частицами. [19]
Стандартная модель физики элементарных частиц, описывающая все известные на данный момент формы материи, не включает отрицательную массу. Хотя космологическая темная материя может состоять из частиц за пределами Стандартной модели, природа которых неизвестна, их масса якобы известна – поскольку они были постулированы на основе их гравитационного воздействия на окружающие объекты, что подразумевает, что их масса положительна. Предлагаемая космологическая темная энергия , с другой стороны, более сложна, поскольку, согласно общей теории относительности, эффекты как ее плотности энергии, так и ее отрицательного давления способствуют ее гравитационному эффекту.
Согласно общей теории относительности, любая форма энергии соединяется с пространством-временем, создавая геометрию, вызывающую гравитацию. Давний вопрос заключался в том, применимы ли эти же уравнения к антиматерии . Проблема считалась решенной в 1960 году с развитием симметрии CPT , которая продемонстрировала, что антиматерия подчиняется тем же законам физики, что и «нормальная» материя, и, следовательно, имеет положительное содержание энергии, а также вызывает гравитацию (и реагирует на нее), как обычная материя (см. гравитационное взаимодействие антивещества ).
На протяжении большей части последней четверти 20-го века физическое сообщество было вовлечено в попытки создать единую теорию поля , единую физическую теорию, объясняющую четыре фундаментальные силы: гравитацию, электромагнетизм, а также сильные и слабые ядерные взаимодействия. Ученые добились прогресса в объединении трёх квантовых сил , но гравитация остаётся «проблемой» при каждой попытке. Однако это не остановило ряд подобных попыток.
Обычно эти попытки пытались «квантовать гравитацию», постулируя, что частица, гравитон , переносит гравитацию так же, как фотоны (свет) переносят электромагнетизм. Однако все простые попытки в этом направлении потерпели неудачу, что привело к появлению более сложных примеров, пытающихся объяснить эти проблемы. Две из них, суперсимметрия и связанная с теорией относительности супергравитация , требовали существования чрезвычайно слабой «пятой силы», переносимой гравифотоном , который организованно соединял вместе несколько «свободных концов» в квантовой теории поля. В качестве побочного эффекта обе теории практически требовали, чтобы пятая сила воздействовала на антивещество аналогично антигравитации, вызывая отталкивание от массы. В 1990-е годы было проведено несколько экспериментов по измерению этого эффекта, но ни один из них не дал положительных результатов. [20]
В 2013 году ЦЕРН искал эффект антигравитации в эксперименте, направленном на изучение энергетических уровней антиводорода. Измерения антигравитации были всего лишь «интересным второстепенным зрелищем» и не дали окончательных результатов. [21]
В конце двадцатого века НАСА финансировало Программу прорыва в физике двигательных установок (BPP) с 1996 по 2002 год. В рамках этой программы изучался ряд «далеких» проектов космических двигателей, которые не получали финансирования по обычным университетским или коммерческим каналам. Антигравитационные концепции исследовались под названием «диаметральный привод». Работа программы BPP продолжается в независимом, не связанном с НАСА Фонде Тау Зеро . [22]
Был ряд попыток создать антигравитационные устройства, а также небольшое количество сообщений об антигравитационных эффектах в научной литературе. Ни один из следующих примеров не считается воспроизводимым примером антигравитации.
Гироскопы при скручивании создают силу, которая действует «вне плоскости» и может создавать впечатление, что они поднимаются против силы тяжести. Хотя эта сила считается иллюзорной, даже в рамках ньютоновских моделей, она, тем не менее, привела к многочисленным заявлениям об антигравитационных устройствах и большом количестве запатентованных устройств. Ни одно из этих устройств никогда не работало в контролируемых условиях, и в результате они часто становились предметом теорий заговора .
Другой пример «вращающегося устройства» показан в серии патентов, выданных Генри Уоллесу в период с 1968 по 1974 год. Его устройства состоят из быстро вращающихся дисков из латуни , материала, состоящего в основном из элементов с общим полуцелым ядерным спином. Он утверждал, что при быстром вращении диска из такого материала спин ядра выравнивается и в результате создается «гравитомагнитное» поле, подобное магнитному полю, создаваемому эффектом Барнетта . [23] [24] [25] О независимых испытаниях или публичной демонстрации этих устройств неизвестно.
В 1989 году сообщалось, что вес уменьшается вдоль оси гироскопа, вращающегося вправо. [26] Проверка этого утверждения год спустя дала нулевые результаты. [27] На конференции AIP 1999 года было рекомендовано провести дальнейшие испытания. [28]
В 1921 году, еще учась в средней школе , Томас Таунсенд Браун обнаружил, что высоковольтная трубка Кулиджа, по-видимому, меняет массу в зависимости от ее ориентации на шкале весов. В 1920-х годах Браун разработал это в устройствах, которые сочетали высокое напряжение с материалами с высокими диэлектрическими проницаемостями (по сути, большими конденсаторами ); он назвал такое устройство «гравитатором». Браун заявил наблюдателям и средствам массовой информации, что его эксперименты демонстрируют антигравитационные эффекты. Браун продолжил свою работу и в последующие годы произвел серию высоковольтных устройств, пытаясь продать свои идеи авиастроительным компаниям и военным. В связи со своими устройствами он придумал названия « эффект Бифельда-Брауна» и «электргравитация» . Браун протестировал свои асимметричные конденсаторные устройства в вакууме, предположительно показав, что это не более приземленный электрогидродинамический эффект, создаваемый потоком ионов высокого напряжения в воздухе.
Электрогравитация — популярная тема в уфологии , антигравитации, свободной энергии , среди правительственных теоретиков заговора и на связанных с ними веб-сайтах, в книгах и публикациях, где утверждается, что эта технология стала строго засекреченной в начале 1960-х годов и что она используется для питания НЛО и Б. -2 бомбардировщик . [29] В Интернете также есть исследования и видеоролики, показывающие конденсаторные устройства подъемного типа, работающие в вакууме, поэтому не получающие движения от дрейфа ионов или ионного ветра , генерируемого в воздухе. [29] [30]
Последующие исследования работы Брауна и других утверждений были проведены Р.Л. Тэлли в исследовании ВВС США в 1990 году, ученым НАСА Джонатаном Кэмпбеллом в эксперименте 2003 года [29] и Мартином Таймаром в статье 2004 года. [31] Они обнаружили, что в вакууме невозможно наблюдать тягу и что устройства Брауна и другие ионные подъемники создают тягу вдоль своей оси независимо от направления силы тяжести, что соответствует электрогидродинамическим эффектам.
В 1992 году российский исследователь Евгений Подклетнов заявил, что во время экспериментов со сверхпроводниками обнаружил , что быстро вращающийся сверхпроводник уменьшает гравитационный эффект. [32] Многие исследования пытались воспроизвести эксперимент Подклетнова, но всегда с отрицательными результатами. [33] [34] [35] [36]
Нин Ли и Дуглас Торр из Университета Алабамы в Хантсвилле в серии статей, опубликованных между 1991 и 1993 годами, предположили, как зависящее от времени магнитное поле может заставить спины ионов решетки в сверхпроводнике генерировать обнаруживаемые гравитомагнитные и гравитоэлектрические поля. [37] [38] [39] В 1999 году Ли и ее команда появились в журнале «Популярная механика» , утверждая, что создали рабочий прототип для создания того, что она описала как «гравитацию переменного тока». Никаких дополнительных доказательств существования этого прототипа предоставлено не было. [40] [41]
Дуглас Торр и Тимир Датта участвовали в разработке «генератора гравитации» в Университете Южной Каролины . [42] Согласно просочившемуся документу из Управления трансфера технологий Университета Южной Каролины и подтвержденному репортеру Wired Чарльзу Платту в 1998 году, устройство будет создавать «силовой луч» в любом желаемом направлении, и что университет планировал запатентовать и лицензируйте это устройство. Никакая дополнительная информация об этом университетском исследовательском проекте или об устройстве «Генератор гравитации» не была обнародована. [43]
Институт исследований гравитации Научного фонда Гёде пытался воспроизвести множество различных экспериментов, в которых утверждались какие-либо «антигравитационные» эффекты. Все попытки этой группы наблюдать эффект антигравитации путем воспроизведения прошлых экспериментов до сих пор не увенчались успехом. Фонд предложил вознаграждение в один миллион евро за воспроизводимый антигравитационный эксперимент. [44]
Существование антигравитации — распространенная тема в фэнтези и научной фантастике .
Апергия — это вымышленная форма антигравитационной энергии, впервые описанная Перси Грегом в его романе « Меч и планеты» 1880 года «Через Зодиак» . [45]
Джон Джейкоб Астор IV использовал его в своем научно-фантастическом романе 1894 года «Путешествие в другие миры» . [46] Джек Лондон описывает это как «гипотетическое существование силы, обратной гравитации, которую Астор назвал «апергией» в своем рассказе «Тысяча смертей», впервые опубликованном в « Черной кошке» в 1899 году. [47]
Apergy также можно найти в статье 1896 года «Некоторые истины о Кили» [48] , где Клара Джессап Блумфилд-Мур использовала его для описания скрытой силы, которую использовал Джон Кили , используя частоту для высвобождения скрытой силы, обнаруженной во всей атомной материи . . [49]
В якобы невымышленной статье, опубликованной в 1897 году в журнале The San Francisco Call под названием «Тайна воздушного полета раскрыта», [50] научный корреспондент Фрэнк М. Клоуз, доктор наук, посещает где-то неназванного индуса, маскирующегося под виноградаря . на тихоокеанском побережье , который утверждает, что изобрел летающую лодку, в которой используется «апергент» — редкий металл под названием «радлюм» — для создания контролируемой апергической силы, позволяющей судну подниматься и опускаться. Изобретатель описывает апергию как «силу, полученную путем смешивания положительного и отрицательного электричества с ультеином, третьим элементом или состоянием электрической энергии», и называет апергию «второй фазой гравитации», намекая также на третью фазу.
В рассказе С. П. Мика «Холодный свет», опубликованном в марте 1930 года в журнале «Astounding Stories of Super-Science» [51] , апергия упоминается как сила, противоположная гравитации.
В рассказе Криса Роберсона «Аннус Мирабилис» из второго тома «Сказок о людях-тенях» 2006 года Доктор Омега и Альберт Эйнштейн исследуют апергию. Апергия также упоминается в комиксе Уоррена Эллиса «Эфирная механика » как созданная с помощью технологии Каворита из «Первых людей на Луне» .
В романе Герберта Уэллса 1901 года «Первые люди на Луне» космические путешествия основаны на свойствах « каворита » блокировать гравитацию.
В рассказе Филипа Фрэнсиса Ноулана 1928 года «Армагеддон 2419 года нашей эры » описывается «инертрон», вещество, которое падает вверх. Эта история легла в основу комикса и адаптаций Бака Роджерса .
Критерии:
Определения из Викисловаря
СМИ из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Wikiquote
Тексты из Wikisource
Учебники из Wikibooks
Ресурсы из Викиверситета