重力和几何的另一边:反重力和Anticurvature

文摘

重力是已知的四个基本相互作用物理phenomenae用于研究和解释。管理多样化phenomenae,特别是那些与大规模的结构。从一个以上的十年中,现有的重力理论遭遇一些问题,当面对他们的预测与一些实验和观察的结果。这种情况导致了很多建议,最后,到目前为止。在这里,我们表明,该假设存在的另一侧的重力,反重力或反重力,连同它的吸引力方面,重力会给一个满意的解决方案的问题。我们发现两块漂浮在自然界存在的证据。首先是在实验室规模,牛实验,第二是在宇宙尺度,SN Ia型观察。另一方面,我们显示如何可以预测反重力引力理论,使用一个新的定义的几何对象称为参数化anticurvature。这显然表明爱因斯坦的几何化哲学如何解决最近的重力问题在一个令人满意的和简单的方法。此外,它可能会把一些神秘的物理性质的“暗能量”。

1。介绍

现在,众所周知,大多数phenomenae可以解释宇宙中成功使用下列一个或多个交互:(1)重力;(2)电磁学;(3)弱力;(4)强大的力量。

尽管重力是最受欢迎在上述相互作用,可以说我们现在住在一个电磁文明。大多数的现代文明的工具和设备取决于电磁。这主要是由于我们的电磁相互作用的深刻理解与其他交互。然而,也有一些证据迫使一个声称古代文明一直是引力。在这些证据,“零,也就是说,人类的无知,任何交互的文明,但重力。不幸的是,没有文件发现,到目前为止,支持上述说法。

与其他交互相比,重力是远程的力量,不能屏蔽。它影响很多,如果不是全部,流程,活动,和phenomenae,从生物系统内生物过程,通过人类活动(如举升液体,航班,火箭,等等),以大规模系统的稳定性(如地球的大气和行星,太阳系,恒星、星系和宇宙本身)。更好的理解重力肯定会给一个信号文明的一个新时代的开始。

重力,我们经验在地球表面和太阳能和类似的系统,与一个吸引力。理论物理学家把这个“事实“构建时考虑重力理论。牛顿成功量化这种吸引力用他的万有引力定律。爱因斯坦在他的广义相对论理论的背景下(GR),已解释引力几何属性,时空曲率。它已经表明,使用爱因斯坦的观点,一个可以解释更多的物理phenomenae比使用牛顿。

尽管GR是最可接受的引力理论,到目前为止,它所面临的几个问题,特别是那些与最近的观察。没有一个现有的重力理论,包括GR,可以解释下面的观察的结果,例如(1)Ia型超新星的观测(1];(2)螺旋星系中恒星的旋转速度2];(3)先锋10、11速度观测。”先锋异常“(3];(4)星系团的质量差异(4]。这样的重力观测结果表明,我们的理解是不够完整。似乎有一些缺失的理论描述重力。这些理论应该修改或被别人取代,考虑到缺失的因素,如果任何。许多作者都试图解决这类问题,提出不同的解决方案。最著名的候选人使用”暗能量”(cf。5- - - - - -8]),一个奇异的术语暗示一个未知力的存在,很可能让人反感。

假设吸引力是重力和一方排斥是它的另一边,许多最近的重力可以分析问题,理解和解决。简要论述了一些实验和观测证据,理论预测,存在的重力,另一边的令人厌恶的的一面。这可能照亮道路重力和更令人满意的理论更好的理解这种交互。引力的证据是受欢迎和不需要任何复杂的设备发现。相比之下,线的证据令人厌恶的引力不是很明显,需要复杂的技术探索。接下来,我们将讨论,简单地说,两个证据。第一个证据是超大规模,宇宙的规模,而第二个证据是在实验室规模。

2。反重力的观测和实验依据

第一个证据来自Ia型超新星的观测结果的分析(1]。这些观察太空望远镜和设备,不需要进行不使用这种复杂的空间技术。与这种类型的超新星相关的对象被认为是标准的蜡烛,可以用来测量宇宙中长距离高精度。另一方面,径向速度的对象可以很容易地获得结果的测量红色转变。知道距离和速度,可以得到我们的宇宙的膨胀率,使用哈勃的关系。它已被证明1),宇宙是在一个阶段,加速膨胀率。这个结果是在矛盾与所有接受的引力理论,包括GR(消失的宇宙学常数)。扩张的增长率表明得很清楚,有一个大规模的斥力推动宇宙膨胀。

第二个证据来自于一个复杂的实验建议和实施已经超过三十年前,在一个地球的实验室。这个实验是在文献中被称为“牛”的实验。有人建议由Colella奥佛好塞,维尔纳,1974年进行了多次从1975年到1997年(9- - - - - -13]。这个实验的结果表明,与现有的理论是一个真正的差异。在讨论这个差异之前,我们给一个简单的账户实验。

实验研究量子干涉的热能中子朝着地球的引力场。一个中子干涉仪用于这个目的(见图1)。一束热中子被分成两束,在点。光束反映在,而反映在。这两个反射光束和影响在点干涉仪。

假设的路径长度,中子的轨迹是受地球的引力势,两束光之间的相位差和预计。这是由于地球的引力势的差异影响的路径和(自接近地球表面的多吗)。使用干涉图样,可以测量相位差,因此地球的引力势的差异。

理论计算相移用于量子力学,牛顿的引力理论(地球的引力场是一个薄弱的领域。牛顿的万有引力理论是一种极限情况的GR弱场政权。所以两种理论会给相同的预测)。人们已经发现,实验结果低于理论预测在一千年由八部分,而使用的干涉仪的灵敏度是一千年的一个部分。因此,有一个真正的差异这个实验的结果和理论预测9]。

现在,这项实验的结果表明地球引力势测量不同于牛顿的引力理论预测的(或GR),即使在弱场政权。这个潜在的绝对值(测量)小于重力的对应值已知的理论所预测的!一个可能的解释是,有一个斥力减少潜在的价值,预测的理论只考虑吸引力。

上面的两条线的证据可能表明有一个斥力影响粒子的轨迹,是否长期在宇宙(光子)短程(中子在实验室)。现在,我们有两种可能的方法解释上面的证据。首先,他们可以被视为指标存在的一个新的交互,第五部队,不同于那些给予介绍。第二个是一个,或者更多,四种已知的相互作用还不是很清楚。第一种可能性已经广泛研究(cf。14,15])。所以,让我们检查第二个。弱和强相互作用可以很容易地排除在外,因为它们很短的范围(一个费米的顺序)。同时,电磁相互作用可以排除因为证据认为关心的两块电中性粒子的轨迹(光子或中子)。因此,我们只剩下引力相互作用。这种互动的深度检查会导致更好的理解重力。

如果我们假设引力双方如上所述。第一个方面是众所周知的在地球表面和太阳能和类似的系统,与吸引力。第二个是有关排斥这不明显的太阳系。然后,出现如下两个重要的问题。(我)什么几何对象(假设几何化哲学(非常成功的在处理重力)被应用)负责排斥?(2)为什么排斥太小,而吸引,在其他的一些系统虽然相对论大吗?

接下来我们要讨论两个理论(几何)特性预测,很自然,反重力的存在。这将给上述问题和可能的答案,因此,一个令人信服的理论解释宇宙加速膨胀的差异和牛的实验。

3所示。几何是反重力的预测

在过去的十年中,已经做了很多尝试提出新的理论,重力或修改现有的理论,以解释宇宙的加速膨胀和排斥力推动它。这些尝试可以分为两类:物理和几何。物理类包括建议类型的特殊物质的存在,在某些状态方程,填充宇宙(例如,Chapling气体(16],幻影[17),等等)。几何类包括几何来解决这个问题的建议(例如,增加时空维度的数量(18),增加的顺序曲率标量拉格朗日,理论(19),使用几何图形与non-vanishing扭转(20.),增加扭力(在拉格朗日,理论(21),等等)。上述尝试可以解释,圆满,重力的排斥的特性。如果其中一个尝试是公认的一种解释宇宙的加速膨胀,不能占奶牛实验的差异,上面所讨论的。

接下来我们将给一个简短的帐户在一个尝试,属于几何课,能够给出一个令人信服的解释对于大规模和实验室规模的问题上面给出的那些部分。这种尝试也给两个存在的几何性质令人厌恶的重力,并说服这两个问题的答案,最后提出的部分2。

在回顾尝试之前,我们将给一个简短的想法,尽可能的简单,对底层几何的尝试。几何结构被称为“参数化的绝对并行性”(PAP)几何(22]。在清晰,PAP的结构空间定义完全由一个四分体向量场。一般线性连接特征空间是写成(我们使用的是主演符号,描述一个对象属于PAP-geometry,而相同的符号,unstarred,用于美联社对象()) 在哪里的普通克里斯托费尔符号黎曼空间(用来构造GR),是一个三阶非对称张量,称为扭曲,PAP-space中定义,然后呢是一个无量纲参数,它的重要性将在稍后讨论。PAP-space的一个重要特点是,它比黎曼和一般传统绝对并行性(美联社)空间的(我)为PAP-space涵盖所有黎曼结构,没有任何需要一个消失的扭曲;(2)为PAP-space减少传统的美联社空间。

除此之外,这些特性促进PAP-space的理论构造之间的比较和其他理论构建的结果在美联社在黎曼空间或一个,包括GR。

反对称的部分参数化线性连接(3所示。1)被称为“扭转”连接的: 在哪里美联社空间的扭转。人民行动党曲率张量定义为四阶张量(20.]给出的 在哪里 Riemann-Christoffel曲率张量和吗 是一个张量的类型,纯粹。

曲率(3所示。3),一般来说,非零的。因此,PAP-space Riemann-Cartan类型的,即同时non-vanishing扭转(3所示。2)和曲率(3所示。3)。

现在,两个几何属性预测反重力的存在,和由此产生的排斥力,下面给出。

(1)自人民行动党几何覆盖,至少黎曼和AP-geometries域的限制情况下,我们将使用这两个极限情况的优点和特性,讨论关系(3所示。3)。张在黎曼几何,措施的曲率空间,也就是说,平面空间的偏差。它是完全由克里斯托费尔符号。它的消失是一个空间的充分必要条件是平的。爱因斯坦的想法一直使用的这张量作为衡量系统的引力场。

现在让我们来研究一下曲率在美联社的情况下空间。它可以编写,使用(3所示。3),,因为 在哪里的极限情况是为。被认为是,无论是也不消失,而他们的总和,即曲率美联社的空间,消失相同。这意味着一个有趣的属性,即non-vanishing张量和互相补偿(平衡),这样的总空间的曲率为零。这个赔偿给美联社空间的平面度。现在,随着测量空间的曲率,代表加法逆元的曲率。由于这个原因,我们的电话“anticurvature“张量(23),因此定义的张量(3所示。5)是“参数化anticurvature“张量。

现在可以得到一个有趣的物理结果。爱因斯坦利用曲率表示引力几何对象,在他的GR理论。同样地,我们可以使用anticurvature 作为一个几何对象代表反重力,在任何建议的理论。但是,完整的平衡和产生一个平面空间,平衡重力(基本特征)的双方。根据观察,这并非如此,至少在太阳能和类似的系统,重力在反重力,即曲率anticurvature占主导地位。因此,一个需要一个特定的参数,调整,以调整曲率之间的比例和anticurvature处理双方的引力理论。这是准备和澄清的重要性参数b,它出现在(3所示。5PAP-geometry)。这个参数的存在(3所示。3)使PAP-curvature non-vanishing(一般)。

这是第一个几何特征显示了反重力可以预测在几何化的背景下,哲学。它给第一个几何特征预测的存在反重力理论基础。

(2)在几何化理念的背景下,在任何适当的几何路径方程用于表示测试粒子的轨迹。例如,测地线方程,黎曼几何,用作测试粒子的运动方程(如地球)在太阳系,GR的上下文中,现在PAP-geometry,路径方程可以写在以下表格20.]: 在哪里参数描述的路径。如果,(3所示。7)降低了黎曼几何的普通测地线。方程(3所示。7)可以被视为一个测地线方程由扭转项修改。对于任何场论写在PAP-geometry (3所示。7)可以作为一个中性试验粒子运动的运动方程,在这一理论的领域中。

为了理解(3所示。7),身体上,让我们分析它使用牛顿的术语。第一项(3所示。7)可以被视为广义加速度测试的粒子。其他两个术语可以被视为代表两股力量推动这个测试粒子的运动。一方面,第一个力克里斯托费尔符号有关,这是唯一的几何对象形成曲率。这个力是重力,因为它是与时空的曲率有关。另一方面,第二个力与扭转(或扭曲(有些扭曲和扭曲的关系24]这样的消失是一个消失的充分必要条件。原则上,任何扭曲的函数可以很容易地编写的扭力,反之亦然。))的时空。自从扭曲(或扭曲)形成anticurvature是唯一成分通过相似,那么,我们可以叫这个力”反重力的力量”。所以,这个方程可以写在下面的块方程: 因此,一个完整的重力和反重力之间的平衡力量将导致加速的消失。

为了探索这两股力量的定量性质,让我们检查线性化的后果(3所示。7)。它已被证明25),造成两种力量的存在是由重力(双方) 第一项,R.H.S.,is the Newtonian potential due to gravity and the second term is the potential due to antigravity, written in terms of,为简单起见。回顾经典的潜力和力之间的关系,知道适时出现,那么我们可以很容易得出这样的结论:重力吸引,反重力的力量必然排斥(由于负号R.H.S. (3所示。9))。

现在,我们来到了无因次参数(3所示。7)。如上所述,该参数的作用是调整一定的比率重力和反重力(即。,between attraction and repulsion) in a certain system. This parameter can be decomposed as follows [23]: 在哪里是一个自然数的价值观与量子自旋粒子分别;精细结构常数(~1/137),是一个无量纲参数根据所考虑的系统的大小,可通过实验或观察。的消失开关在任何反重力系统,减少任何建议理论,构造PAP-geometry,传统的引力理论(例如,正统的GR)。而且,在这种情况下(3所示。7测地线方程)减少,吸引力是唯一的力量影响任何测试粒子的轨迹。

上述讨论代表第二个几何特征显示了斥力的数量和质量预测的几何化的哲学。

从讨论中给出和,一个人可以轮廓几何理论的主要特征预测和处理双方的重力。应用这种理论,可以实现令人满意的解释的差异牛实验(26和对宇宙的加速膨胀27]。参数的值发现秩序的统一的地球系统和更大于宇宙的统一。

的最后两个问题提出了前一节中,我们现在下面的答案。(1)第一个问题:几何对象负责斥力anticurvature张量(3所示。5)(或扭张量)的背景几何描述。(2)第二个问题:排斥力的强度取决于参数的值 考虑具规模的系统。

4所示。结束语

(1)使用两个主要哲学在20世纪,解决出现的物理问题,量化和几何化。(2)重力问题成功解决使用几何化的哲学,而不是量化。(3)的两个主要对象描述任何几何曲率和挠率(引起anticurvature)。(4)爱因斯坦利用曲率在构建广义相对论的理论,解决在太阳引力的问题和比较系统的几何化的哲学。(5)一些实验和最近的观察提供强有力的证据存在的反重力的吸引人。(6)本文结果表明,使用这两种曲率和参数化anticurvature,双方的引力,吸引和排斥,因此给一个令人满意的解释宇宙加速膨胀和牛实验的差异。(7)修改后的测地线方程(3所示。7),在其线性化形式,清楚地表明,产生的力量扭转项(R.H.S. (3所示。7)是一个斥力(见(3所示。9))。

原理图如图2总结了使用一个完整的几何的优点,即同时non-vanishing曲率和挠率的几何形状,在建设领域为重力理论。左边的这张图给出了几何化方案用于构造GR(引力)。右手分支给出了几何化计划被用来构造一个双方的引力理论。

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