이카루스2

1.  음의 질량은 상대론적 에너지식과 디랙 방정식의 해이다. 

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

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

음의 에너지 해를 받아들이지 못한데에는 “음의 질량”이 지구상에서 관측된 적이 없기 때문이기도 하지만, 근원적으로 “에너지가 낮은 상태가 안정하다!”는 근본명제가 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 명제인 “에너지가 낮은 상태가 안정하다!”를 음의 질량에 적용함에 있어, 실제적인 분석없이 이 명제가 음의 질량에도 당연히 그대로 적용될 것이라고 의심 없이 받아 들인 것이 그 원인이다.

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 명제는

“ 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 천이” 문제가 해결됨에 따라 “음의 질량”의 반대논리가 사라진 반면, “음의 질량”의 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.

1)     근원적으로 보존법칙은 대칭성으로부터 나오며, 에너지보존은 시간의 균질성으로부터 나오고, 선운동량 보존은 공간의 균질성으로부터 나온다. – 뇌더의 정리.

2)     음의 질량의 존재는 이러한 대칭성을 전혀 변화시키지 않으며, 따라서 보존법칙이 성립한다.

3)     다른방식으로 설명을 해보면, “음의 질량”의 존재는 중력과 뉴턴의 운동방정식을 전혀 변화시키지 않으며, 뉴턴의 운동방정식과 동일한 형태이다. 따라서, 에너지보존과 운동량보존이 뉴턴 역학에 성립한다면, “음의 질량”에 대해서도 당연히 성립한다.

(3)식은 (1)식과 동일한 형태의 식이다. 즉, 뉴턴 역학이 에너지보존과 운동량보존을 준수한다면, “음의 질량” 또한 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 있음”에 대해서 동의한다는 의미이지, 물리학계가 “암흑에너지의 본질이 음의 질량이다” 라는 주장에 동의한다는 것은 아니다.

물리학계는 “음의 질량”을 위의 “마이너스 무한대 에너지준위로의 파국문제”와 “그동안의 미관측”으로 인하여 받아들일 수 없었고, 이에 따라 암흑에너지를 “음의 질량 밀도”로 해석하지 않고, “양의 질량이지만, 음의 압력을 가진”이라는 해석을 통해서 설명하고 있다.

1) 1998년 우주의 가속팽창을 관측했던 두팀 모두, 기존의 우주상수가 없는 장방정식의 해로 “음의 질량 밀도”를 얻었다.

즉, 지난 70여년간 검증된 우주상수가 없는 장방정식은 우주의 가속팽창에 대해서 “음의 질량 밀도”를 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/98124737P
If 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 밀도”에 대응된다.

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

“음의 질량 밀도”를 버림에 있어, “수식”이 이값을 부정한 것이 아니라, 우리의 “고정관념”이 이값을 버리도록 했으나, 그 “고정관념”이 기반하고 있었던 “마이너스 무한대 에너지 준위로의 천이문제”가 실제로 발생하지 않는다는 점을 생각해 볼 필요가 있다.

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

[ 동영상은 꼭 보시기 바랍니다! ]

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 밀도”의 존재를 가정할 경우, 암흑에너지를 만들어 내는 “음의 질량 밀도”가 암흑물질의 구심력 효과 또한 동시에 설명할 수 있다.

즉, “음의질량” 이라는 단일항에 의해서 “암흑에너지”와 “암흑물질”이 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

즉, 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 시뮬레이션
http://icarus2.egloos.com/3059979

6.  음의 질량으로 이루어진 암흑물질은 다음의 여러가지 특성을 모두 설명한다.

1)   거의 균일하게 분포하는 암흑물질
   : 암흑물질(음의질량)간 척력적(반중력) 효과로부터 기인 

2)   암흑물질(dark matter)로 구성된 별이나 은하의 미관측

: 암흑물질(음의질량)간 척력적 효과로부터 기인.
3)   은하주변에 암흑물질의 군집(Clustering) 현상

: 거대 양의질량과 암흑물질(음의질량)간의 인력적인 효과

4)   은하의 로테이션 커브를 만드는 추가적인 구심력 효과

: 양의질량과 암흑물질(음의질량)간의 기본적인 특성

 5) 은하구조 형성에 대한 기여 - 추가적인 구심력 효과
       6)   거리 r에 비례하는 형태의 암흑물질의 질량 분포 가능

- Collisionless isothermal sphere 효과 가능

- 은하중심의 블랙홀과 같은 개별 중력원에 거의 영향받지 않는 가상의 구형 질량 분포 유지 가능

7)   암흑물질간의 낮은 상호작용 : 암흑물질간 척력적 효과로부터 기인

8)   총알성단(Bullet Cluster)의 충돌 현상

   : 총알성단의 충돌모습은 ++, - -, - + 3가지 관계가 모두 옳아야 설명되는 현상으로, 우연이라고 보기 어렵다.