암흑물질(dark matter),암흑에너지(dark energy),음의질량의 논리정리 및 검증방법 음의질량-암흑물질-암흑에너지



* 이제 여기 이글루는 더이상 관리하지 않으며, 저의 연구논문이나 글들은 아래의 두곳 위주로 올리고 있습니다.

- https://www.researchgate.net/profile/Hyoyoung_Choi

- http://blog.naver.com/hbar108




[ 음의 질량을 통한 암흑물질, 암흑에너지 가설의 논리 정리 및 검증방법 ]  

 

[ 요 약 ]

나는 우리 우주가 에너지가 보존되는 대상이라고 생각하고, 우리 우주의 가장 자연스런 에너지값은 제로 에너지 상태라고 생각한다. 따라서, 물질의 양의 에너지를 상쇄시키기 위한 음의 에너지가 필요하다

질량 에너지 등가공식 E=mc^2에 의하면, 질량은 m=E/c^2으로 정의되고,이는 양의 에너지가 양의 질량과 등가이듯이, 음의 에너지가 음의 질량과 등가임을 시사한다.

양의 에너지(질량)와 음의 에너지(질량)가 같이 존재할 때, 총 중력퍼텐셜에너지는 양의 에너지와 양의 에너지 사이의 중력퍼텐셜에너지(U++), 음의 에너지와 음의 에너지 사이의 중력퍼텐셜에너지(U--), 음의 에너지와 양의 에너지 사이의 중력퍼텐셜에너지(U-+), 이와같이 3개의 중력퍼텐셜에너지항이 존재한다.

 

이중 U--는 인력적 중력퍼텐셜항으로서 암흑물질(dark matter)에 대응되고, U-+는 척력적인 중력을 발생시키는 항으로서, 암흑에너지(dark energy)에 대응될 수있다.

 

기존의 물리학자들이 실수하는 또는 실수했다고 필자가 주장하는 두가지 :

1) 마이너스 무한대 에너지준위로의 천이문제   

 

음의 질량 및 음의 에너지준위가 존재하더라도 마이너스 무한대 에너지준위로의 천이문제는 발생하지 않고, 따라서 우리 우주는 붕괴하지 않는다.

2)  중력적 효과의 크기와 우주의 구성 성분의 크기가 항상 1:1 대응될 것이라고 생각한 점

우리는 우주의 구성성분을 파악할 때, 어떤 것의 질량-에너지를 직접 측정하는 것이 아니라, 중력적효과를 측정하고 이것으로부터 에너지를 추정한다.

 

가령, 우주가 가속팽창하고 있기에, 이에 대응되는 암흑에너지의 크기가 물질과 암흑물질을 합한 인력항 곧, 물질과 암흑물질의 질량에너지보다 더 클것이라고 추정하고 있고, 그 비율을 대략 암흑에너지가 물질과 암흑물질의 에너지 총량의 2.58(72.1%/27.9%) 수준으로 추정하고 있다.

 

그런데, 나는 음의 에너지와 양의 에너지가 같이 존재하며, 두 에너지의 크기가 같을 때 다양한 상태에서 수치계산을 통해서 그들의 중력적 효과의 크기를 계산해 보았다.

 

놀랍게도, 나는 음의 에너지(질량)과 양의 에너지(질량)의 크기가 같은 상태에서, 척력적 중력퍼텐셜에너지가 인력적 중력 퍼텐셜에너지보다 2.58배 수준을 보이는 다양한 배치결과를 얻을 수 있었다.

 

 컴퓨터 수치계산:

Matter에 대응되는 U++ : -83.2 (비율:1)

Dark Matter에 대응되는 U-- : -459.6 (U++ 대비 비율:5.065)

Dark Energy에 대응되는 척력적 중력퍼텐셜에너지 U-+ : +1286.9(U++ 대비 비율:15.463)

 

위 결과가 놀라운 점은, 음의 질량에너지와 양의 질량에너지가 완전히 똑 같은 상태에서도, 그들의 배치에 의해서,그들이 만들어 내는 중력적 효과는, U++, U--, U-+가 각기 다를수 있고, 더욱 놀라운 점은, 이때 척력적 중력퍼텐셜 에너지항인 U-+가 인력적 중력퍼텐셜 에너지항보다 더 클 수 있으며, 덧붙여 WMAP에서 추정하고 있는 물질과 암흑물질, 암흑에너지의 비와 유사한 결과를 얻을 수 있다는 것이다.

 

우주가 가속팽창하고 있다는 관측결과를 설명하기 위해서, 물질의 에너지보다 15배나 더 큰 어떤 질량-에너지가 필요한 것이 아니라, 물질이 만들어내는 중력적효과, 즉 중력퍼텐셜에너지보다 15배나 더 큰 척력적 중력퍼텐셜에너지만 존재하면 되고, 이러한 현상이 양의 에너지와 음의 에너지의 크기가 완전히 같은 상태에서, Zero Energy 상태에서 암흑물질(dark matter)과 암흑에너지(dark energy) 효과가 설명 가능하다는 것이다.

 

 

그동안, 지구에서 음의 에너지 및 음의 질량이 관측되지 않은 이유 :

 

음의 질량과 음의 질량 사이에는 척력적인 중력효과가 존재하고, 따라서 음의 질량은 음의 질량만으로 이루어진 별이나 은하구조를 형성하지 어렵다. 반면에 양의 질량들은 인력적인 중력효과로 은하 및 은하단과 같은 거대 질량구조를 형성하기 때문에, 양의 질량 밀도가 음의 질량 밀도를 초과하는 영역이 존재하게 되고, 이러한 곳에서 우리 지구 및 은하들이 탄생하였기에 음의 질량은 그동안 지구에서 미관측되었던 것이다.

 

음의 에너지및 음의 질량은 은하구조 바깥에 존재한다.

(총에너지 자체 또한 음인)음의 질량은 왜 입자 가속기에서 관측되지 않는 가? 양의 에너지를 가지고 실험하기 때문이다. 그들의 충돌로 인해 결합된 에너지 또한 역시 양의 에너지이고, 그들이 붕괴되어 발생하는 입자 역시 양의 에너지 상태이기 때문에 관측이 어렵고, 양의 질량이 음의 질량으로 천이하는 자발적 과정이 금지될 가능성 또한 높다.

 

동영상 설명 :

http://www.youtube.com/watch?v=MZtS7cBMIc4






1.  음의 질량은 상대론적 에너지식과 디랙 방정식의 해이다.

음의 에너지, 즉 음의 질량도 해이다.(m=E/c^2)

 

2.  에너지가 낮은 상태가 안정하다!”는 물리학의 근본원리 또는 근본명제는 수정되어야 한다!

(http://icarus2.egloos.com/2724810)

음의 에너지 해를 받아들이지 못한데에는 음의 질량이 지구상에서 관측된 적이 없기 때문이기도 하지만, 근원적으로 에너지가 낮은 상태가 안정하다!”는 근본원리(명제)가 음의 에너지에 적용되었을 때, 에너지가 가장 낮은 상태는 마이너스 무한대 에너지준위이고, 이에 따라 모든 질량은 에너지를 방출하고 마이너스 무한대 에너지준위로의 천이가 발생해서 우주가 붕괴될 것으로 예측되었기 때문이다.

 

그런데, 나는 음의 질량에 대한 운동방정식을 분석한바, “음의 질량은 극대점에서 안정하다!”는 중요한 사실을 발견하였다. 이것은, 양의 질량에 대한 관측으로부터 얻었던 원리(명제)인 에너지가 낮은 상태가 안정하다!”를 음의 질량에 적용함에 있어, 실제적인 분석없이 이 원리(명제)가 음의 질량에도 당연히 그대로 적용될 것이라고 의심 없이 받아 들인 것이 그 원인이다.

F = -ma = -U, a = - F/m (m>0)

 

음질량(마이너스질량)의 경우 힘과 운동방향이 반대인 것으로부터, 우리는 음의 질량이 극대점에서 안정하고, 극대점에서 하모닉 오실레이션 함을 알 수 있다.

 

 

따라서, “에너지가 낮은 상태가 안정하다!”는 원리(명제)는

 

양의 질량은 에너지가 낮은 상태에서, 음의 질량은 에너지가 높은 상태에서 안정하다!로 수정되어야 한다.

 

 

또한, 음의 에너지 준위가 존재하더라도 양의 에너지가 음의 에너지 영역으로 들어가는 순간부터 음의 에너지 법칙을 따라야 하므로, 양의 에너지가 음의 에너지로 전환되는 천이가 금지될 수 있으며, 설령 자발적 천이과정이 존재하더라도 "음의 질량은 에너지가 높은 상태에서 안정"하기에 마이너스 무한대 에너지 준위로의 파국은 생기지 않는다!

 

마이너스 무한대 에너지 준위로의 천이문제가 해결됨에 따라 음의 질량의 반대논리가 사라진 반면, “음의 질량의 존재를 시사하는 3개의 방정식(①상대론적 에너지식 ②Dirac 방정식 ③장방정식)이 존재한다.

 

 

3.  음의 질량과 음의 질량 간의 운동, 음의 질량과 양의 질량 간의 운동은 에너지보존과 운동량 보존을 준수한다.

 4.  음의 질량은 우주의 가속팽창에 대한 일반상대론 및 장방정식의 해이다.

 

우주의 가속팽창에 대한 설명으로부터, 암흑에너지는 음의 질량(마이너스질량, 음질량)으로 해석될 수 있으며, 음의 질량이 존재하는 경우 암흑에너지가 설명 된다는 점에 대해서 대부분의 물리학자들이 동의하고 있다. 이는 음의 질량이 존재할 경우 암흑에너지를 설명할 수 있음에 대해서 동의한다는 의미이지, 물리학계가 암흑에너지의 본질이 음의 질량으로 부터 나온 양의 중력퍼텐셜에너지이다라는 주장에 동의한다는 것은 아니다.

 

물리학계는 음의 질량을 위의 마이너스 무한대 에너지준위로의 파국문제그동안의 미관측으로 인하여 받아들일 수 없었고, 이에 따라 암흑에너지를 음의 질량 밀도로 해석하지 않고, “양의 질량이지만, 음의 압력을 가진이라는 해석을 통해서 설명하고 있다.

 

 

1) 1998년 우주의 가속팽창을 관측했던 두팀 모두, 기존의 우주상수가 없는 장방정식의 해로 음의 질량 밀도를 얻었다.

 

, 지난 70여년간 검증된 우주상수가 없는 장방정식은 우주의 가속팽창에 대해서 음의 질량 밀도를 해답으로 제시하고 있다는 것이다.

 

HSS(The High-z Supernova Search) team : Brian P. Schmidt, et al : http://arxiv.org/abs/astro-ph/980520114P, 26~29lines.If Λ=0, Ω_m = - 0.38(±0.22) : negative mass density===== =====SCP(Supernova Cosmology Project) team : S.Perlmutter et al.http://arxiv.org/abs/astro-ph/98124737PIf Λ=0, Ω_m = - 0.4(±0.1) : negative mass density

 

 

2) 암흑에너지 관련 많은 논문과 전공 교재에서, 암흑에너지 관련항, 즉 우주상수항이 음의 질량 밀도에 대응됨을 수식적으로 밝히고 있다.

 

ρ_eff = - Λ / 4πG, Λ가 양의 값이므로, 우주상수는 음의 질량 밀도에 대응된다.

 

따라서, “음의 질량이 존재한다면 암흑에너지는 설명되고, 아인슈타인의 장방정식 또한 수정될 필요가 없다. 지난 70여년간 우주상수가 없는 장방정식은 우주에 대해서 올바른 결과를 제시하여왔다.

 

음의 질량 밀도를 버림에 있어, “수식이 이값을 부정한 것이 아니라, 우리의 고정관념이 이값을 버리도록 했으나, 고정관념이 기반하고 있었던 마이너스 무한대 에너지 준위로의 천이문제가 실제로 발생하지 않는다는 점을 생각해 볼 필요가 있다.

  

5.음의 질량을 통한 우주의 가속팽창 - 암흑에너지 증명

 

1) 암흑에너지 및 중력에 관한 중요한 보고-1,2(2011.10) [중력적 효과의 크기] [우주의 구성성분의 크기] 1:1 대응될 것이라는 물리학과 천문학의 근본적인 추론이 잘못되었을수 있음을 증명하다.http://icarus2.egloos.com/3242549http://icarus2.egloos.com/3243447

 

2) 음의 질량을 통한 우주의 가속팽창 - 암흑에너지 증명 - 시뮬레이션

 

    [우주의 탄생으로부터 현재까지 우주가 보인 거시적인 움직임, 즉, [가속팽창==>감속팽창==>다시 가속팽창]을 음의 질량을 통하여 시뮬레이션을 통해서 보이다.]       http://icarus2.egloos.com/3294606

 

    http://icarus2.egloos.com/3295750

   

    [ 시뮬레이션 동영상 -1 ] : 음의 질량에 의한 우주의 가속팽창        http://www.youtube.com/watch?v=kWlB2eaE7hc

 

    [ 시뮬레이션 동영상 -2 ] : Zero Energy로부터 우주의 탄생과 가속팽창

    http://www.youtube.com/watch?v=wwoB78tvgQ8 

  

6. 암흑물질(dark matter)은 음의 질량(negative mass)으로 이루어져 있다.

 

[ 이 동영상은 꼭 보시기 바랍니다! ]

[ 음의 질량의 운동 특성 ]

http://www.youtube.com/watch?v=MZtS7cBMIc4

 

 

시뮬레이션 동영상을 통해서 알 수 있는 점은, 우리 우주의 초기에 음의 질량과 양의 질량의 쌍생성이 있었다면, 현재 양의 질량들은 인력적인 효과에 의해서 은하, 은하단 구조를 이루고 있고, 음의 질량들은 척력적인 효과에 의해서 우주 전체에 거의 균일하게 분포하고 있게 된다.

 

또한, 음의 질량과 양의 질량으로 이루어진 은하 및 은하단과의 인력적인 상호작용에 의해서, 음의 질량(암흑물질)은 은하주변에 뭉쳐있는 클러스터링 구조를 이루고 있게 된다.

 



이와 같이 음의 질량(암흑물질)이 은하주변에 클러스터링 되어 있는 구조로부터, 은하내의 별들에 추가적인 구심력이 발생하고, 이를 통하여 은하의 로테이션 커브를 설명할 수 있다.

 

앞서 설명드렸던 암흑에너지에 해당하는 음의 질량 밀도의 존재를 가정할 경우, 암흑에너지를 만들어 내는 음의 질량 밀도가 암흑물질의 구심력 효과 또한 동시에 설명할 수 있다.

 

 

, “음의질량이라는 단일항에 의해서 암흑에너지암흑물질이 동시에 설명된다는 것이다.

 

  

 

[ 은하 밖에 분포하는 음의 질량으로부터 은하내에서의 구심력 효과 ](http://icarus2.egloos.com/2732221)

 

 

 

[균일하게 분포하고 있는 음질량(음에너지)에 둘러싸인 은하구조]

 

 

1)   왼쪽에 흰색의 비어있는 공간은 달리 표현하면, 음의 질량과 양의 질량이 동일한 밀도로 가득차 있는 공간이라 가정해 보면,

 

흰색의 비어있는 공간 = 0 = (+ mc^2) + (- mc^2) = 0

 

  



2)   이제 전영역에 걸쳐 음의 질량이 균일하게 분포하므로, 질량 m에 작용하는 음의 질량에 의한 효과는 0 이 된다.

 

 

3)   이제 남아있는 질량은 왼쪽 흰색의 영역 전체에 양의 질량이 음의 질량 밀도로 분포하고 있게 되고, 균일하게 분포한 양의 질량이 반경 R에 위치한 양의 질량 m에게 작용하는 중력은 반경 r 이내의 질량 분포만이 m에게 중력을 작용시킴을 알 수 있다. – Shell Theorem.

 

 

4)   따라서, 최종적으로

 

, 거리 r 에 비례하는 형태의 암흑물질분포를 설명할 수 있다. 또한 은하내의 개별 중력원의 위치에 영향받지 않는 암흑물질 분포를 설명할 수 있다.

5) 최근 시뮬레이션 결과 : 은하외부의 암흑물질에 의한 구심력 효과 시뮬레이션http://icarus2.egloos.com/3059979

7. 음의 질량과 양의 질량의 쌍생성모델에서 총 중력퍼텐셜 에너지 및 암흑에너지 항 

우리는 우주의 구성성분을 판단함에 있어 질량-에너지를 측정하여 우주의 구성성분을 파악하는 것이 아니라, 중력적 효과, 즉 중력퍼텐셜에너지를 통해서 우주의 구성성분을 파악하고 있다.

 



따라서, 만일 일반물질의 중력퍼텐셜 에너지(U) 보다 더 큰 어떤 미지의 중력퍼텐셜 에너지(U-+)가 존재하게 될 때, 우리는 일반물질의 질량-에너지보다 더 큰 어떤 미지의 질량-에너지가 존재한다고 추정하게 될 것이다.

 

위는 총 정지질량에너지가 zero인 상태에서 원거리 은하들을 음의 질량이 둘러싸고 있는 구조로 배치시킨 시뮬레이션 결과이다. 

왼쪽이 WMAP값이고, 우측이 본 모델을 통한 컴퓨터 시뮬레이션 값이다. 

 

Matter : 4.6 (1) -->(1)

Dark Matter : 23.3 (5.065) -->(5.523)

Dark Energy : 72.1 (15.674)-->(15.463)

 놀랍게도, WMAP의 예측비율과 매우 유사한 중력 퍼텐셜 에너지비를 얻을 수 있었다.

여기서 중요한 점은 이 중력퍼텐셜 에너지비가 총에너지가 Zero인 상태에서 나온다는 점이다. http://icarus2.egloos.com/3243447

 

 

8. 물질, 암흑물질, 암흑에너지 비율(4.9% : 26.8% : 68.3%)에 대한 증명

 

2013 9월경 본 모델을 통하여 WMAPPlanck 위성의 관측결과 또는 추정치인 물질, 암흑물질, 암흑에너지 비율에 대한 증명을 시도했고, 본 모델을 통하여 matter : dark matter : dark energy = 4.9% : 26.8% : 68.3% 비율을 증명할 수 있었음.

이 증명을 반드시 살펴볼 필요가 있음.

http://vixra.org/pdf/1309.0035v6.pdf

또한, 현재의 람다씨디엠 모델과 명확히 다른 한가지 현상이 예측되는데, 현재의 람다씨디엠 모델은 암흑물질은 입자적인 특성을 갖는 대상으로 간주하기에, 항상 양이 일정하다고 생각하고 있음.

본 모델에 의하면, 암흑물질의 특성은 음질량이 만들어 내는 중력퍼텐셜에너지에 대응되는데, 음질량의 총량은 변하지 않더라도, 음질량이 만들어내는 중력적 효과의 크기는 변함. 이에 따라,


[ 본 모델을 검증할 수 있는 중요한 예측 ] - 암흑물질의 양도 증가한다.

본 모델은 물질과 암흑물질의 비가 변함을 예측하고 있음. 주류물리학적인 기술에서는 암흑물질의 양도 증가하는 현상이 관측될 것으로 보임. 따라서, Ω_d/Ω_m 의 변화를 살펴볼 필요가 있음.




9.  음의 질량 가설은 암흑물질과 암흑에너지 외에도 몇 가지 중요한 문제에 대한 설명을 제공한다.

 

1)   우리 우주의 에너지의 초기값 문제

 

: 우리 우주의 에너지의 초기값과 관련하여 에너지의 초기값이 “0” 인 것이 좀더 자연스러우며, 따라서 물질의 양의 에너지를 상쇄하기 위한 음의 에너지가 필요하다.

 

E_T = 0 = (+E) + (-E) = (Σm+c^2)+(Σ-m_c^2)+(ΣU) = 0** Zero Energy 상태로부터 우주의 탄생 - 컴퓨터 시뮬레이션!http://icarus2.egloos.com/3079631

2)   우주의 질량밀도가 임계질량밀도 근처값을 갖는 질량밀도의 파인튜닝 문제 (http://icarus2.egloos.com/2739777)

 

: 쌍생성의 기본 메커니즘인 1:1 대응과 음질량과 양질량의 총 중력퍼텐셜에너지 항의 특성 때문이다.

 

 

3)   우주상수가 왜 작고 논제로 값을 갖는가? 하는 Cosmological Constant Problem and Cosmological coincidence problem

 

: 암흑에너지의 근원이 음질량과 양질량의 중력 퍼텐셜 에너지이기 때문이다. 중력퍼텐셜 에너지이기 때문에 작은 값을 갖고, 음질량과 양질량의 중력퍼텐셜 에너지라 양의 값을 갖는다. 또한 물질과 암흑물질, 암흑에너지의 비율이 서로 일치하는 문제(서로 비슷한 크기의 값을 갖는 문제 -  Cosmological coincidence problem)에 대해서도 합리적인 설명을 제공하는데, 물질, 암흑물질, 암흑에너지 비율이 서로 같은 크기를 갖는 양의 에너지와 음의 에너지로부터 나오는 중력퍼텐셜에너지의 비이기 때문이다. 

즉, matter=U++, dark matter=U--, dark energy=U-+ 에 대응되고, 이들의 크기비교시 중력퍼텬셜에너지의 비교이기 때문에 서로 유사한 크기의 값을 갖게 된다는 것이다.) 

 

4)   암흑에너지의 상전이 문제

 

: 암흑에너지가 우주초기 인플레이션 시에는 매우 컷으나, 현재는 작은 문제

 

중력퍼텐셜 에너지는 평균거리 r에 반비례하기에 우주초기에는 이값이 매우 컷으나, 현재는 우주의 팽창에 따라 매우 작은 값을 갖는다. 간략한 계산을 통해 우주초기에는 현재보다 10^240배 이상 큰 암흑에너지 값을 얻을 수 있다.

 

 

5)   빅뱅 가설에 따라, 현재우주를 되돌려 보았을 때 직면하게 되는 우주초기의 고밀도, 즉 블랙홀의 밀도를 넘어서는 상태로부터 팽창문제

 

현재의 양의 질량으로 이루어진 빅뱅가설은 우주초기에 우리 우주가 블랙홀의 밀도를 넘어서는 상태로부터 팽창하는 문제를 갖고 있다. 이것에 대해서 어떤 설명을 제시하긴 하지만, 진실로 우주의 총질량을 모아놓은 블랙홀의 내부로부터 모든 물질들이 탈출하는 일이 가능한 가? 또 다른 가설을 통해서 임시적인 설명을 제공하고 있는 것은 아닌가?

 

음의 질량과 양의질량의 쌍생성가설에서는 현재 우주를 되돌리더라도, 양의 질량밀도와 음의 질량밀도의 상쇄로 인하여 우주초기에 양의 질량으로 된 블랙홀의 밀도를 갖지 않고, 따라서 팽창 가능하다! 또한 음의 질량과 양의 질량의 1:1 대응으로부터 나오는 중력퍼텐셜은 양의 값을 갖고, 이는 탄생후 팽창이우주의 본질적인 특성임을 시사한다. ** 최근 컴퓨터 시뮬레이션 결과! - Zero Energy 상태로부터 우주의 탄생 - 컴퓨터 시뮬레이션!http://icarus2.egloos.com/3079631

6)   우주의 Void 구조

 

: 우주의 거대구조인 “Void” 구조는 중력적 요동외에도, 음질량간의 척력적인 중력효과로 인한 음질량 영역의 성장과 음의 질량과 양의 질량 쌍간의 쌍소멸로 인한 원시공동의 성장으로 인하여 발생하였을 수 있다.

  

 

10.  위의 설명들은 모두 단일한 가정으로부터 설명되는 사항들이다.

 

우주 초기에 음의 질량(에너지)과 양의 질량(에너지)의 쌍생성이 있었다!”

 

 

20여 가지가 넘는 서로 다른 문제들이 음의 질량(에너지)” 하나로 일관되게 설명되며, 이는 음의 질량에 대한 관념적 거부감을 내려놓고, 좀더 엄밀한 계산과 시뮬레이션을 통해서 검증해 볼 필요가 있다.

 

 

 

11.음의 질량을 통한 암흑물질, 암흑에너지 가설에 대한 검증

 

1) 암흑에너지의 크기에 상응하는 음의질량 분포로부터 은하내의 구심력 계산

 

V-4.(은하 밖에 분포하는 음의 질량으로부터 은하내의 구심력 계산)에서 제시한 방식을 따라서 은하의 rotation curve 또는 은하내의 암흑물질의 양을 설명하는 것이다.

 

따라서, 은하바깥의 음의 질량 밀도를 양의 mass density X 배 수준으로 놓고, 이 음의 질량 밀도에 의한 centripetal force effect가 은하내의 로테이션 커브를 설명하는 형태로 나온다면 음의질량이라는 단일항목을 통해서 암흑에너지와 암흑물질을 동시에 설명하게 되고, 따라서 가설이 옳음을 증명하게 된다.** 최근 시뮬레이션 결과 : 은하외부의 암흑물질에 의한 구심력 효과 시뮬레이션http://icarus2.egloos.com/3059979

      2) Simulation of the Bullet Cluster

 

충돌전에 두개의 galaxy cluster를 음의 질량(암흑물질)이 둘러싸고 있는 구조에서 충돌 시뮬레이션을 수행하면, 두 은하단을 중심으로 여전히 음의 질량(암흑물질)이 은하단을 둘러싸고 있고, 반면에 hot gas가 중간에 인력적인 상호작용의 영향을 받은 형태로 존재하는 모습을 볼 수 있을 것으로 예상된다.        ①  +질량(hot gas), +질량(hot gas) : 인력적

    ②  -질량(암흑물질), -질량(암흑물질) : 척력적③ 거대 +질량(은하,은하단), -질량(암흑물질) : 인력적 - 은하주변에 암흑물질의 클러스터링

    3) 음의 질량(음물질)과 양의 질량(양물질)의 쌍생성을 가정한, 대규모 빅뱅 시뮬레이션

 

    4) 음에너지(질량)와 양에너지(질량)가 같이 존재할 때의 장방정식을 새로 만드고 해를 구할 필요가 있다.

    이때, 양질량만 존재할때는 중력퍼텐셜항이 하나의 단일항 형태로 표시 가능했기에, T_μν항 하나만 존재하면 되었으나, 음질량과 양질량이 같이 존재하는 경우, 중력퍼텐셜항이 3개 나오기에, 아래와 같은 변화가 필요한 것으로 추정된다.

개별 상황을 가정하고, 이 방정식의 해를 구할 필요가 있다. 물론, 이 모델에서 Λ항은 양의 에너지와 음의 에너지의 중력퍼텐셜항에 대응되기에 상수가 아니다.

12. 참고사항

1) 음의 질량을 통한 암흑물질, 암흑에너지 가설논문

Hypothesis of dark matter and dark energy with negative mass : http://vixra.org/abs/0907.0015 

 

2) Negative Mass is Stable at the State of High Energy(음의 질량의 경우 에너지가 높은 상태에서 안정하다는 근본명제에 초점을 맞춘 논문)http://vixra.org/abs/1107.0052

 

3) Zero Energy 상태로부터 우주의 탄생 컴퓨터 시뮬레이션http://www.youtube.com/watch?v=vYEPbCpkLa8

 

4) 은하밖의 암흑물질(음의 질량) halo로부터 은하내에 구심력 효과가 존재함을 증명하는 시뮬레이션http://www.youtube.com/watch?v=ylEi2gpnD08

 5) 암흑물질이 빛을 방출하지 않는 이유!http://icarus2.egloos.com/3209624

 

6) 암흑에너지 및 중력에 관한 중요한 보고-1,2[중력적 효과의 크기]와 [우주의 구성성분의 크기]가 1:1 대응될 것이라는 물리학과 천문학의 절대명제가 잘못되었을 수 있음을 증명하다.http://icarus2.egloos.com/3242549 http://icarus2.egloos.com/3243447

 7) 음의 질량을 통한 우주의 가속팽창 - 암흑에너지 증명Zero Energy 상태에서 컴퓨터 시뮬레이션을 수행했더니, 우주 초기의 [가속팽창]==>70억년 전까지의[감속팽창]==>현재의 [가속팽창]이 시간순으로 나타났다.

 


9)물질,암흑물질,암흑에너지 비율 증명
https://www.researchgate.net/publication/263468413



10) * 이제 여기 이글루는 관리하지 않으며, 저의 연구논문이나 글들은 아래의 두곳 위주로 올리고 있습니다.

- https://www.researchgate.net/profile/Hyoyoung_Choi

- http://blog.naver.com/hbar108





NASA - 별을 삼키지 않는 블랙홀 발견 - 중력감소의 원인에 관하여~ 특이점 및 무한대의 제거

 

---------------

[ NASA, ‘별을 삼키지 않는’ 블랙홀 찾았다 ]

http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LS2D&mid=shm&sid1=105&sid2=228&oid=092&aid=0002033275

 

별과 우주먼지 등을 삼키지 않는 블랙홀이 발견됐다. 항공우주국(NASA·나사)는 1일 지구에서 2만6천광년 떨어진 은하수 중심에서 기존 블랙홀의 상식을 뒤집는 블랙홀을 발견했다고 발표했다.

블랙홀은 거대한 별이 죽을 때 발생하며 이 때 중력이 너무나도 강력해 빛조차도 여기서 빠져 나오지 못하는 것으로 알려져 있다. 블랙홀이 가진 중력의 힘은 엑스레이 방출에 의해 측정되며 이를 통해 얼마만한 열이 발생되는지를 알 수 있다. 나사 천문과학자들은 찬드라X레이 천문위성을 통해 은하수(Milky Way galaxy)중심에 자리잡은 블랙홀 새지테리어스A스타가 이같은 특성을 보인다는 사실을 확인할 수 있었다고 밝혔다. 

  ▲ 나사가 은하수 중심부에서 근처에 있는 우주먼지나 별이 있어도 1%미만만을 삼키는 블랙홀을 발견했다고 발표했다. <사진=나사>

  

과학자들은 새로이 발견된 블랙홀을 ‘궁수A별’이라는 의미의 새지테리어스A스타(Sagittarius A*)로 명명했다

관찰결과 궁수 A별은 자신의 근처로 다가오는 우주가스나 먼지의 1% 미만만을 빨아들이는 것으로 밝혀졌다.이 블랙홀은 우주가스나 먼지를 삼키기보다는 대부분을 우주로 되돌려 보내는 것으로 드러났다. 이 발견에 대해 펭유안 중국 상하이우주천문대 천문학자는 “우리의 상식과 달리 블랙홀이라고 해서 자신의 근처로 오는 모든 것을 삼키지 않는다. 분명 궁수A별은 자신의 먹이 대부분을 삼키기 힘들다는 것을 발견한 것 같다”고 말했다. 

 이 발견은 그동안 일부과학자들이 궁금하게 생각해 온 일부 블랙홀이 엄청나게 흐린데 대한 답을 제시하고 있다. 이번 발견을 주도한 Q 대니얼 왕 앰허스트대교수는 “지난 20년 동안 블랙홀주변에서 어떤 일이 발생하는지과학자들 간에 논란이 분분했다. 블랙홀이 물질을 흡수해 커지는지, 또는 물질을 밖으로 흐르게 하는지 알 수는 없지만, 이 발견은 블랙홀이 커지는 과정에서 외부물질을 밖으로 밀어낸다는 것을 보여준 첫 사례”라고 말했다 .

이번 발견은 찬드라위성의 장기 관측 결과 드러난 것이다. 찬드라위성은 지난 해 5주 동안 궁수A별의 쓸 만한 데이터 수집활동을 했다. 이 기간중 연구원들은 블랙홀 주변을 선회하는 초고열의 가스 사진을 찍을 수 있었다. ---------------

그런데, 이 관측결과가 제가 전에 주장했던, 아래의 주장과 연관이 있는 것처럼 보입니다.

[ 블랙홀(Black hole)은 특이점을 갖지 않는다!!! ]

http://icarus2.egloos.com/3346849

 

이 글에서, 통상적인 행성들의 경우에는 음의 값을 갖는 중력퍼텐셜에너지가 행성의 질량에너지에 비해 작기 때문에 무시해도 되지만, 블랙홀(Black hole)과 같은 고밀도 천체의 경우에는 이 중력퍼텐셜에너지(gravitational potential energy)를 무시할 수 없고, 이 값을 고려해야 한다는 주장입니다.

이 논리는,

음의 값을 갖는 중력퍼텐셜에너지의 크기를 “균일분포”를 가정하고 구해보면, 중력퍼텐셜에너지가 질량에너지를 상쇄시키는 반경 R_s가

 

위와 같이 블랙홀 반경의 30% 수준에 있음을 알 수 있는데, 이것의 의미는

 

블랙홀 내부의 에너지(즉, 질량) 분포가 R_s내에 균일 분포한다고 가정하고, 모델링해보면, 이때의 중력퍼텐셜에너지의 크기가 블랙홀 질량에너지의 크기와 정확히 같아 서로 상쇄되기에 블랙홀로서의 기능을 하기 어렵다고 주장하였습니다.

 

이 모델은 나아가서, 블랙홀 내부의 에너지 분포가 R_s와 R_b 사이에 있을 경우, 이것이 통상적인 블랙홀의 중력효과를 감소시킬 것을 예측할 수 있습니다. 즉, 이러한 블랙홀의 경우에는 통상의 블랙홀과 달리 블랙홀이 물질을 흡수하는 능력이 저하될 것임을 시사합니다.

 

참고로, 물질 또는 에너지가 블랙홀에 흡수된 후, 이것의 대부분이 R_s에 도달하기 위해서는 시간이 걸리고, 특히 새 물질의 유입이 현저히 저하된 상태에서 나타날 가능성이 높기에, 이러한 현상은 블랙홀이 식사를 한 후, 굶은 시간이 어느정도 지속되었을 때 나타날 가능성이 높아 보입니다.

 

위의 관측결과는 최소한 기존의 블랙홀의 인력을 감소시킬 기작을 필요로 하고, 블랙홀의 “중력퍼텐셜에너지” 또는 “중력자체에너지”가 이와 같은 역할을 할 수 있기에, 검토해 볼 필요가 있습니다.

 

[ 블랙홀(Black hole)은 특이점을 갖지 않는다! ]

http://icarus2.egloos.com/3346849


우리 은하 주변의 3차원 은하지도와 은하들의 운동 기타정보

우리 은하 주변의 3차원 은하지도와 은하들의 운동 동영상

모든 존재의 최소 크기에 관하여~ 특이점의 제거 특이점 및 무한대의 제거

[ 모든 존재의 최소 크기에 관하여~, 특이점의 제거 ]

 

1.원자수준에 있어서의 질량결손

Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei,And Particles, 2, P584

헬륨원자의 질량 : 4.0026033u (u는 원자질량 단위), 헬륨4는 통상적으로 2개의 양성자, 2개의 중성자, 2개의 전자를 갖는다.

2개의 수소원자 + 2개의 중성자의 질량 = 4.0329812u

헬륨원자의 질량 – (2개의 수소원자 + 2개의 중성자) = 4.0026033u 4.0329812u = - 0.0303779u. 우리는 이것을 “질량결손”이라고 부른다. 이것은 어떤 자유입자가 구속상태에 있을 때, 즉 어떤 “인력적 퍼텐셜”내에 있을 때, 그들의 질량이 자유상태 일 때 보다 줄어들고, 그러한 현상이 실제로 관측됨을 시사한다.

-------------------------------------

어떤 원자에 대해서도 예제 15-5에서와 같은 계산은 그 원자의 질량이 그 구성원들의 질량보다 질량결손(mass deficiency)이라고 하는 양 △M만큼 작음을 나타내게 된다. 그 원인은 핵 내의 에너지와 질량 사이의 등가성에 있다. 예를 들어 2He4 핵 내에 있는 4개의 핵자 중 하나를 생각해 보자. 그 핵자는 그 핵에 안정되게 결합되어 있으므로, 나머지 3개의 핵자가 가지는 알짜인력을 나타내는 일종의 인력 퍼텐셜 내에서 움직이고 있어야 한다. 뿐만 아니라, 그 핵자는 결합되기 위해서 E<0인 음(-)의 에너지를 가져야 한다.   이 상황을 그림 15-9에 나타내었다. 이 핵자를 r-->∞에서 운동에너지를 무시할 수 있는 자유핵자로 만들 때, 원자핵으로부터 핵자를 제거하는데 필요한 에너지는 |E|이다. 반대로, 이러한 자유핵자가 r-->∞로부터 와서 다른 핵자와 결합하여 핵을 형성할 경우, 그 에너지는 |E|만큼 감소한다. 초과 에너지는 전자기 복사선의 방출로 날아가 버릴 것이다. 그러한 상황은 핵 내에 있는 나머지 입자들에 대해서도 마찬가지이다.

이와 같이 자유핵자의 분산된 계가 결합하여 하나의 핵을 형성할 때, 그계의 총 에너지는 “그 핵의 결합에너지 △E” 만큼 감소해야 한다는 것을 안다. 그 계의 총 에너지에서 △E만큼 감소하면 상대론에 따라 그 질량에서도 △M만큼 감소해야 한다.   여기서, ΔMc^2 = ΔE 이다. He의 질량결손은 △M=0.0303779u가 된다. 그러므로 이 핵의 결합에너지는 △E=Mc^2=28.3MeV 이다. 

 ---------------------------------

 2. 질량결손의 근원으로서의 인력적 퍼텐셜 에너지

이제, 우리는 이 결합에너지 또는 질량결손의 근원적인 원인인, 인력적 퍼텐셜 에너지에 대해서 살펴볼 필요가 있다. 그러한 사례로 좀더 쉬운 예인 보어의 원자모형을 살펴보자. 보어는 전자기력과 구심력이 같다고 두고, 궤도 각운동량이 양자화 되어 있다고 가정함에 의해서, 에너지준위 및 결합에너지 등을 구하고 있다

의 관계식을 얻고, 이식을 통한 결합 에너지값의 계산은 실제 실험결과와도 잘 일치함이 알려져 있다., 인력적 퍼텐셜로 결합하고 있는 계는 그 퍼텐셜에너지에 해당하는 만큼의 “총에너지의 감소 즉, 질량결손”효과가 발생한다. 보어의 원자모형에서 그 인력적 퍼텐셜은 쿨롱퍼텐셜이다.  

3. 원자들이 갖는 질량결손 효과와 그것이 함의하고 있는 의미

우리는 “어떤 인력적 퍼텐셜이 존재할 때” 그 계가 가지는 “질량결손 또는 질량감소”의 의미를 좀더 깊게 생각해 볼 필요가 있다.

1) 보어의 모형에서 이러한 질량결손의 근원은 "중력 퍼텐셜 에너지"와 동일한 형태의 "전자기적 퍼텐셜 에너지"로부터 나옴을 알 수 있다.

2) 이러한 질량결손은 중력적으로 결합 또는 구속된 계에서도 발생한다. , 통상적인 스케일에서는 중력적 결합에너지에 의한 질량결손 효과가 작기에 이 값을 무시하거나, 고려하는 질량 m이 이러한 중력적 결합에너지 또는 중력 퍼텐셜에너지에 의해 감소된 질량(에너지)을 반영한 것으로 간주할 수 있다. 어떤 단일한 물체에 대해서 우리가 측정하게 되는 에너지 또는 질량은 그 단일한 물체의 총에너지에 대응되기 때문이다. (지구 정도의 중력적 대상에도, 이 중력결합에너지는 질량에너지에 비해서 매우 작은 상태이다.대략 10^-10 수준.

 

3) 계의 총에너지 또는 총질량

결합에너지를 음의 에너지로 정의하는 경우,

계의 총에너지 또는 총질량 = 계의 모든 원소들이 자유상태에 있었을 때의 에너지 + 결합에너지

형태임을 알 수 있다.

 

여기서 결합에너지를 절대값을 취한 양의 에너지로 정의하면, 다음과 같이 표시할 수 있다.

계의 총에너지 또는 총질량 = 계의 모든 원소들이 자유상태에 있었을 때의 에너지 - 결합에너지

 

4. 모든 존재의 최소 크기에 관하여~

우리는 수학과 물리학에서 미적분학적 개념들을 습득하고 이용해 왔는데, 이것은 어떤 대상을 어떤 무한소의 집합으로 볼수 있다는 개념을 포함하고 있다.

이는

[ 존재 = 존재를 구성하는 무한소의 존재의 합 ]

라는 관념적 형태로 표시할 수 있다. 어떤 대상의 단일질량 mm = Σdm 으로 표시할 수 있고, 에너지로는 E= ΣdE 로 표시하고 생각할 수 있음을 의미한다. 이것은 기본 소립자에 대해서도 마찬가지이다. 미적분학적 추론이 옳다면, 기본 입자들도 무한소의 질량인 dm의 집합으로 볼수 있을 것이다.

실제 수많은 물리학적 사례에서 이러한 무한소의 집합으로서의 분석은 올바른 결과를 주고있다.

가령, 우리는 사과가 외부에 작용하는 중력장을 계산할 때, 이는 사과를 이루는 모든 구성요소의 중력의 총합과 같음을 알고 있다.

이제 어떤 질량 M(같은 의미로 어떤 에너지 E)을 가지는 어떤 존재를 생각해 보자. 이 물체의 총질량 M역시 미소질량 dm의 집합 상태이다. 이는 또한 미소질량 dm 과 다른 dm 사이에서도 중력이 작용할 것이기에 이는 dm의 결합상태이기도 하다.

우리는 이때 무한소들간에도 질량과 거리가 존재하기에, 이들이 서로간에 중력장을 형성하고, 이때의 중력퍼텐셜에너지 또는 중력결합에너지를 구할 수 있고, 이러한 개념을 중력 자체 에너지(Gtavitational self-energy) 또는 중력 결합 에너지(Gravitational binding energy)라 부른다.

질량의 구형 균일분포를 가정할 때, 중력자체에너지는다음과 같이 계산된다.

앞서, 1,2번에서 우리는 어떤 대상들이 결합 또는 구속, 바인딩되어 있을 때 질량결손효과 즉 에너지 결손효과가 생김을 알고 있고, 그것을 중력적 결합의 경우에 적용한 경우이다.

그런데, 여기서 매우 중요한 물리학적 특성을 한가지 발견할 수 있다.

중력의 경우 결합에너지가 R에 반비례하기에, 이는 곧 R이 작아질수록 이 값이 커짐을 의미한다. R이 작을수록 질량결손효과가 커짐을 의미한다.

우리는 이것으로부터, 이러한 결합에너지가 질량에너지를 상쇄시키는 크기를 구할 수 있다.

, 위식의 의미는 질량 M을 구성하는 미소 질량들이 반경 R_s(이것을 중력적 길이(gravitational length)”라고 부른다.) 이내에 균일분포한다면, 이때 음의 값을 갖는 결합에너지의 크기가 질량에너지의 크기와 같아짐을 의미하고, 이는 곧 결합에너지에 의한 질량감소효과로 인하여 자유상태에 있었던 정지질량이 모두 사라진 상태에 대응된다고 볼 수 있다.

 

이는 어떤 존재를 대표하는 총에너지값이 0가 됨을 의미하기에 존재의 소멸을 의미하게 된다. 따라서, 중력적 반지름 R_s어떤 중력적 존재최소 반지름또는 하한선과 같은 역할을 해야 하는 것으로 보인다.

 

질량과 에너지는 동일한 개념이기에 이는

[ 모든 에너지는 미소 에너지의 집합으로 볼수 있기에, 그 에너지 자체의 존재를 위한 결합에너지 및 질량 결손 효과가 존재함을 의미하며, 어떤 대상들이 전하를 갖진 않을 수는 있으나, 에너지(운동량에 의한 에너지도 포함한 상대론적 에너지)를 갖진 않을 수 없을 것이기에 R_s는 어떤 안정된 존재의 최소 크기와 같은 역할을 할 수 있다고 생각된다.]

개인적으로 R_s 보다 더 작은 반경상태에서도 짧은(또는 어느정도의) 시간 동안 어떤 대상이 존재할 수 있다고 생각하고 있다. 그러나 안정한 대상의 경우에는 이 값이 어떤 존재의 최소크기와 같은 역할을 할 수 있다고 생각된다.

 

중력의 근원은 에너지이고, 이 에너지의 존재로 인한 입자의 최소 반지름은 입자의 에너지 E에 비례한다. , 에너지가 클수록 최소반지름 R_s도 커지고, 에너지가 작을수록 최소반지름 R_s도 작아진다.

양성자 정도 질량의 경우,

매우 작은 값을 가짐을 알 수 있다.

현재 양성자의 크기는 대략 10^-15m 수준이고, 따라서 이는 최소반지름에 해당하는 중력적 반지름의 크기보다 더 크고 따라서 본 모델의 추정에 위배되지 않음을 알 수 있다.

 

논리를 정리하면,

우리는 미적분학적으로 에너지를 가진 어떤 질량 M을 미소질량 dm의 집합으로 볼수 있고, 각 dm간에 갖게 되는 결합에너지에 의한 질량결손 효과를 고려할 수 있다. 이때, 미소 질량간 또는 미소 에너지간에 중력적 결합에너지 값이 존재하고 이것에 의한 질량 결손 효과가 존재하는데, 이 값에 의한 질량결손 효과가 정지질량 에너지를 상쇄하는 경우 존재 자체의 근원적 물리량인 질량 또는 에너지가 소멸되거나 음의 값으로 전환되어야 하기에, 이러한 상태는 통상적인 상황에서 금지되어야 하고, 따라서, 이때 얻게 되는 중력적 반경 R_s를 어떤 안정된 존재의 최소크기로 추정할 수 있다는 의미이다.

내포하고있는 의미들

1.   중력적 결합에너지에 의한 반지름 R_s가 갖는 물리학적 의미

    : 어떤 대상을 무한소의 집합으로 볼 수 있음이 타당해 보이기에, 어떤 에너지의 존재 자체로 인한 최소 크기가 존재하며, 이는 기본 입자에도 적용가능하고, 따라서 이는 기존의 물리학에서 발생하는 특이점(Singularity)을 제거해 주는 역할을 할 수 있다.

1)    에너지적인 측면에서

어떤 양의 에너지를 가진 대상이 어떤 요인으로 인하여, 반경 R_s 이내로 수축하는 경우, 대상의 총에너지는 음의 값을 갖는 결합에너지가 양의 값을 갖는 (자유상태일 때의) 정지질량 에너지 값을 넘어서게 되어, 대상의 총에너지가 음의 에너지로 전환됨을 시사한다.

이는 에너지적인 관점에서 처음에 양의 값을 갖는 에너지가 음의 값으로 전환되어 양의 에너지를 가진 입자로서 존재할 수 없게끔 하기에, 자연이 이러한 상태(R_s 이내로의 수축)를 허용하지 않을 가능성을 강력히 시사한다. , R_s는 어떤 양의 에너지를 가진 대상이 갖게 될 최소 크기를 의미한다고 볼 수 있다.

2)    운동역학적인 측면에서

음의 에너지는 양의 에너지에 척력을 작용시키기에, 어떤 대상이 수축하여 반경 R_s이내로 들어간 영역이 내부에 존재하게 된다면, 이때부터 이 영역(R_s이내)의 총에너지는 음의 값을 갖고, 이는 외부의 수축중인 양의 에너지들에게 척력을 작용시키기에 양의 에너지들이 더 이상 수축하지 못하도록 하는 작용을 하게 된다. 따라서, 모든 양의 에너지를 가진 대상은 수축하더라도 시간이 흘러 안정되는 경우 반경 R_s인 크기보다는 더 작아질 수 없음을 시사한다.

이것은 양의 에너지 자체가 그 에너지값이 존재하기 위해선 어떤 최소한의 크기를 가져야 함을 의미하고, 이는 끈이론에서 최소 크기의 끈을 도입함에 의해서 얻게 되는 이득처럼, 곧 무한대의 에너지 밀도와 같은 특이점을 제거해 줄 수 있음을 알 수 있다.

2.   특이점의 제거와 어떤 시사점

1)    특이점을 제거하기 위해서, 끈과 같은 어떤 최소단위를 가정할 필요 없이, 어떤 대상을 미소질량의 집합상태로부터 나오는 결합에너지를 고려하는 것 만으로도 특이점은 제거될 수 있다. 따라서, 기존의 관계식들이 중력에너지와 같은 결합에너지를 포함하도록 변형될 필요가 있다.

2)    현재의 모델은 우주 초기에 특이점의 문제에 직면하게 되는 경우들이 있는데, 위의 분석은 양의 에너지가 어떠한 크기를 갖더라도 그 크기에 상응하는 최소반경 또는 하한선이 존재할 것임을 시사하기에 우주론에서도 특이점을 제거할 수 있을 것으로 추정된다. 물론, 이러한 우주론적 특이점은 Zero Energy Universe 모델에서는 문제가 되지 않는다.

3)    무한대 및 특이점을 제거하기 위해서 일부에서는 끈이론과 같이 최소단위의 어떤 것을 도입하는데본 모델은 어떤 (에너지의) 존재 자체가 존재하기 위하여 최소한의 크기가 필요하다는 점을 설명해 주고 있기에, 인위적인 최소 크기의 가정을 도입할 필요가 없음을 시사한다. 본 추론에서 최소크기는 입자의 에너지의 크기에 비례하는 특성을 갖고 있음을 고려할 필요가 있다.

4)    특이하게도 전하량 +e는 미소전하량들의 집합이고, 동일 부호들간에 척력이 작용하며 이때의 정전기적 퍼텐셜에너지는 양의 값을 갖고 있다. 이때 이 값은 인력적 퍼텐셜이 아니고, 따라서 전하 e의 존재로 인해 발생하는 정전기적 자체에너지는 결합에너지라기 보다 정지질량 에너지에 기여하는 것으로 보인다. 이러한 자체에너지 또한 어떤 존재의 크기에 어떤 상관 관계가 있는 것으로 보인다.

5)    위의 추정은 가장 간단한 모델인 구형, 균일 분포에 대해서 고려하고 있으나, 우리는 이것을 다양한 형태의 질량분포에 대하여 고려할 수 있고, 중력적 결합에너지가 아닌,다른 형태의 결합에너지에 대해서도 최소크기를 규정할 수 있을 것으로 보인다. 가령, 핵자들의 결합에너지는 중력적 결합에너지보다 더 크기에 더 큰 최소 크기값을 갖도록 할 것으로 보인다. 그러나, 중력적 결합에너지는 가장 근본적인 물리량으로 보여지는 에너지자체의 존재로부터 기인하기에 가장 근원적인 한계로 보인다.

관련글 : 블랙홀은 특이점을 갖지 않는다!http://icarus2.egloos.com/3346849

※ Word에서 작성한 내용을 옮길 때에 몇가지 형태가 유지가 안되는 부분이 있고, 이점 양해 바랍니다.  

 

 


우주론적 적색편이(cosmological redshift)는 도플러 쉬프트이다. 공간은 팽창하지 않는다


[
우주론적 적색편이는 도플러 편이이다. ]

 

앞서, [ 공간은 팽창하지 않는다. 허블법칙의 새로운 증명 ]( http://icarus2.egloos.com/3305624) 이란 포스팅에서, 팽창하지 않는 공간에서 은하들이 +r방향의 운동속도를 갖고 있을 때, 허블법칙과 동일한 관측결과를 얻을 수 있고, 이에 따라  우주론적 적색편이(cosmological redshift)가 공간의 팽창으로부터 기인하는 것이 아니라, 은하들의 운동으로 인한 도플러 편이라는 주장을 하였습니다.

3차원 공간에서 우주가 팽창할 때(, 은하들이 +r방향의 속도를 갖고 있을 때), 가속도에 의한 변화가 작다면, 왼쪽과 오른쪽이 같다는 사실. , 우리가 우주의 중심에 위치하지 않더라도, 모든 은하들이 우리를 중심으로 멀어지는 허블의 관측결과가 자연스럽게 나온다는 증명을 하였었습니다.

 

좀더 직관적인 설명으로는

+r
방향의 팽창이 있을 때 은하들간의 거리 증가

팽창하지 않는 공간에서, 우주가 팽창할 때(, 은하들이 +r방향의 속도를 갖고 있고, 가속도에 의한 효과가 작을때) A–E1, B-E1, C-E1 , 각각 A'-E2, B'-E2, C'-E2로 변하게 되고, 은하들간의 거리가 완전히 동일한 비율만큼 늘어난다는 것을(빨간색 선을 주시하시기 바랍니다.) 직관적으로 확인할 수 있습니다. , E1, E2에 존재하는 관찰자는 모든 은하들이 자신들을 중심으로 후퇴하며, V=HR의 관계식이 성립한다고 추정하게 될 것입니다.

위 설명은 공간은 팽창하지 않으면서, 은하들이 +r방향의 속도를 갖고 있을 때에도” V=HR 형태의 허블 법칙이 성립할 수 있다는 것을 쉽게 추론할 수 있습니다. 이것은 공간이 팽창한다는 우리가 경험한적이 전혀없는 관념에 대해서 우리가 의구심을 가져야 한다는 것입니다. 참고로, +r방향의 속도는 우주 초기의 가속팽창이나, 최근의 암흑에너지에 의한 반중력적인 효과에 의해서 갖을 수 있습니다.

=============

종종 방문하는 물리학 커뮤니티인 Physicsforums.com에서 적색편이에 관한 표준적인 설명들을 만들던 도중에 논란을 가져온 논문이 있어서 소개코자 합니다. 저의 주장과 완전히 같은 주장은 아니지만,

여기의 적색편이에 대한 논쟁에서, Bunn and Hogg 2008년에 쓴 논문이 나오는데, 여기에서 현재까지 알려진 세종류의 적색편이(Doppler shift, Gravitational redshift, Cosmological redshift)가 모두 Doppler Shift로부터 나오는 동일한 현상이고, 우주론적 적색편이의 경우에도 은하들의 후퇴속도 또는 상대속도는 c보다 작다는 주장을 하고 있습니다.

[ The kinematic origin of the cosmological redshift ]

http://arxiv.org/abs/0808.1081

 

토론에 참가하고 있는 PAllen의 설명중 일부

This produces the right answer and explains all cases. Gravitational redshift and cosmological redshift are simply special cases of Doppler that admit computational shortcuts (due to a family of static observers in the former case, and isotropy and homogeneity in the latter case).

Note, in particular, that a parallel transported 4-velocy will never exceed c in any local frame.

Recession velocity greater than c is really a generalization of the simple phenomenon in SR that in a given frame, two sources moving away from each other can separate at arbitrarily close to 2c (while have relative velocity - to each other - via parallel transport (trivial in SR) < c). In GR, such s separation speed can greatly exceed 2c, but it is wrong IMO to consider it a relative velocity.

In GR relative velocity is non-unique due to path dependence of parallel transport, but no matter what the path, the timelike (<c) character of a vector doesn't change via transport. In the case of Doppler, there is a distinguished path - the light path from emitter to receiver which carries information about the emitter's motion to the receiver.

- Cosmological redshift is clearly Doppler
- gravitational redshift is also clearly Doppler.

http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=678485


===================

** 잡다한 부연설명


중력이 r^방향에 대한 의존성을 갖는다는 사실과, 우주의 총각운동량을 0로 추정하는게 가장 합리적이기에, 우주초기의 가속팽창에 의한 속도 및 암흑에너지로 인해 얻게 된는 속도 등도 ±r^ 방향을 갖을것으로 추정할 수 있음. 이러한 효과때문에 3차원 공간에서+r방향의 속도를 갖는 팽창은 스케일벡터 a(t)로 항상 묘사할 수 있지만, 중요한 차이점은 "공간의 팽창"이 적색편이를 발생시키는 것이 아니라면, 적색편이에 대한 관계식 a=1/(z+1)식이 엄밀히는 성립하지 않게되고, 이것이 거리에 대한 해석의 차이를 가져오게 될 것임.


우리는 원거리 은하의 거리를 직접 측정하지 못함. 거리를 정확히 측정하기 위해서는 빛을 쏘아서 되돌아오는 시간차 등을 이용해서 구하면 되는데, 원거리 은하 가령 10억광년 떨어진 은하의 경우 빛이 가는데 10억년, 오는데 10억년 걸려서, 지금 거리를 측정하려고 하면 20억년이나 기다려야 함. 그런데도 우리는 원거리 은하의 거리값을 현재 가지고 있음. 이것은 은하들간의 거리를 측정하는 몇가지 방법을 통하여 교차 측정하고 보정함에 의해서 어떤 일관된 체계(http://en.wikipedia.org/wiki/File:Extragalactic_distance_ladder.JPG)를 만들었지만, 오차가 상당하고, 그중에 가장 핵심적인 역할을 하는 게 적색편이(redshift)와 허블상수(Hubble constant) 등임.


이 적색편이가 핵심적인 역할을 하는 이유는 원거리 은하로부터 지금 지구에 도착하는, 도착할 수 있는 거의 유일한 정보가 빛(전자기파)이기 때문임.

공간이 팽창한다는 가정으로부터 R=1/(1+z)식이 가까운 거리에서 옳다는 결과를 얻었고, 이에따라 모든 거리에서 이식이 옳음이 확실하다고 추정했는데, 문제는 공간의 팽창으로부터 구한 거리나 후퇴속도 등에 대한 정보와, 도플러 편이를 통해서 구한 두값이 모두 가까운 거리에서는(거의 160억광년 이내) 비슷한 값을 주기 때문에 변별력이 없거나 작다는 것임.


허블상수 자체도 허블이 관측했을때에 500km/s/Mpc 에서, 2000년대 들어 50~90km/s/Mpc 로 큰 범위를 가졌다가, WMAP 발표에서는 70km대 값을 가졌다가, 이번 플랑크 위성 발표는 67km/s로 또다시 변경될 정도로 여전히 불확실한 값을 갖고 있는 상태임.

허블상수의 불안정한 값에 대한 근거 : 간단한 네이버 백과사전 검색결과들

http://terms.naver.com/entry.nhn?cid=200000000&docId=1223954&mobile&categoryId=200000469

허블상수의 값은 20세기 초까지만 해도 50~90 km/s/Mpc으로 추정되어 왔으나, 2006 8 NASA Chandra 관측결과 약 77/s/Mpc라고 알려져 있다.


http://terms.naver.com/entry.nhn?cid=570&docId=74124&mobile&categoryId=1299

허블상수의 값은 허블이 1929년에 5km//Mpc (1백만pc만큼 떨어진 천체는 1초에 5km의 속도로 멀어진다는 뜻)의 값을 발표한 이후 천체의 거리 측정방법이 향상되면서, 점점 작아 졌다(반면 우주의 크기는 커짐).


1999
2월 현재 발표된 허블상수의 값은 약65km//Mpc이다.


가장 최근 플랑크위성의 발표는 67.8km/s/Mpc

요지는, 우주론에서 아직 측정값이 불안정한 점과, “공간의 팽창이 너무 일찍 표준적인 설명으로 자리 잡았고, 우주를 가속팽창시키는 반중력적인 힘이 존재할 수 있다는 1998년의 관측결과 및 최근의 관측결과를 통한 의구심이 제대로 반영되고 있지 못하다고 개인적으로 생각함.

공간의 팽창의 유력한 근거로 삼았던 허블의 관측결과의 원인에 대한 설명과 우주론적 원리가 확실하지 않아 졌다는 점.


1) 모든 원거리 은하들이 우리로부터 후퇴한다는 허블의 관측결과

---> 저의 증명처럼 모든 원거리 은하들이 우리로부터 후퇴한다는 허블의 관측결과가 공간이 팽창하는 경우에만 성립하는 것은 아니라는 점. 따라서, 허블의 관측결과가 공간팽창의 근거로서 취약해 졌다는 점. "우주가 팽창한다"는 점을 부정하는 것이 절대 아님. "공간이 팽창한다"는 관념에 문제제기를 하는 것임.


2) 우주론적 원리(Cosmological principle) 등방성과 균일성이 성립한다는 가정 및 이것이 성립하는 것으로 보인다는 과거의 관측결과
--- > 이것도 과거만큼 확실하지 않다.

[ 우주배경복사 관련 플랑크위성 발표와 우주의 등방성 및 균일성에 대한 의문들 ]

http://icarus2.egloos.com/3405036


a. 최근 플랑크 위성의 CMBR 관측결과에서 CMB가 균일하지 않은 분포를 시사하고, 이에 따라 우주 초기에도 등방성과 균일성에 대한 의문을 제시함.


b.
2월달의 지름 40억광년의 정설을 뒤집는 우주 최대 구조의 발견
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20130116601012

c. 현역 물리학자가 말하는 SDSS(Sloan Digital Sky Survay) 결과에서의 불균일문제

이명현 : 그게 그렇게 간단치 않아요. 현재 SDSS(Sloan Digital Sky Survey) 프로젝트가 진행 중이에요. 은하의 3차원 분포를 확인하는 프로젝트입니다. 이 프로젝트 결과만 놓고 보면 우주의 모습이 전혀 균일하지 않아요. 그런데그렇다고 해서 '우주가 균일하지 않다'고 결론을 내릴 수도없는 상황이에요.

3) 과거에도 알려져 왔지만, “공간의 팽창모델과 팽창하지 않는 공간에서 은하의 운동을 통한 도플러편이가 가까운 거리(z<2 이하)에서 서로 유사한 값, 달리 표현하면 당시에는 차이를 검증하기 어려운 결과값을 주고 있다는 점.

---> 과거에 이와 같은 결과가 버려진 데에는

a. 허블의 결과가 팽창의 중심이 아닌 곳에서는 성립하지 않을 것이라는 고정관념과,

b. 중력은 오직 인력이기에, 당시에는 팽창의 동력 즉, 반중력원을 상상하기 어려웠던 점이 있었던 상황임.

그런데, 상황이 변하였음, 반중력적인 효과가 오히려 우주를 지배하는 상황이라고 추정되고 있음.

간단 요약 : “공간이 팽창한다는 직접적인 관측결과가 여전히 존재하지 않고, 이러한 판단을 내렸던 시기에 비하여, 최근의 결과들로부터 이것이 불완전한 상태로 보이기에 재검증을 해볼 필요가 있다고 보임.

주의 사항 : 물론, 이것은 아직까지 아주 소수의 문제제기이므로, 시험볼때는 "공간의 팽창으로 인하여~" 라고 기술 바람.


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 다음