음의질량(Negative mass, 마이너스 질량)과 양의질량의 운동형태 -3 음의질량-암흑물질-암흑에너지

앞으로, 음의 질량이 갖게되는 기본특성을 크게 4가지 유도하고, 그러한 특성이 암흑물질과 암흑에너지, 질량밀도의 파인튜닝문제를 어떻게 설명하는지 살펴보겠습니다!

[음의 질량의 뉴턴 운동법칙]

음의 질량이 존재한다면, 음의 질량은 어떻게 행동할까?


1. 양의 질량과 양의 질량의 운동



양의질량 and 양의질량 :  양의질량 사이에 작용하는 힘은 인력이며, 두 물체는 질량 중심을 향하여 운동한다. 가속도의 방향이 - r 방향이므로, 두 물체의 거리는 점점 줄어듭니다.

힘의 형태는 인력이고, 따라서 위치에너지는 음의 값을 갖습니다.

2. 음의 질량(negative mass, minus mass)과 양의 질량의 운동(반중력, Antigravity)

운동량 보존 :

속도 V1, V2가 같은 방향임을 알 수 있습니다.

음의질량 and 양의질량 : 음의질량은 양의질량 방향으로 가속되며 양의질량은 음의 질량으로부터 멀어지는 방향으로 가속됩니다.
음의 질량 –m_1에 작용하는 가속도 a_1의 방향이 - r 이므로, -m_1 은 거리 r을 줄이는 방향으로 이동하고, 즉 +m_2 에 접근하고, 양의 질량 +m_2 에 작용하는 가속도  a_2 의 방향이 + r 이므로, 양의 질량 +m_2 는 거리 r이 늘어나는 방향, 즉 음의 질량으로부터 멀어지는 방향으로 가속됩니다.


그런데, 여기서 중요한 점 한가지, 
가속도는 상대방의 질량의 크기에 의해 결정되기 때문에
만일 양의질량의 절대값이 음의질량의 절대값보다 크다면 그들은 유한한 시간 안에 만나며(인력적인 효과; (10)식과 (12)식을 다시 보시기 바랍니다.), 양의질량의 절대값이 음의질량의 절대값보다 작다면 그들 사이의 거리는 점점 더 멀어지며 그들은 만나지 못합니다(척력적인 효과). ==> 따라서 거대 양의 질량(은하, 은하단등)은 음의 질량에 인력적인 효과를 미칩니다!

힘의 형태는 척력(반중력,antigravity)이고, 따라서 위치에너지(중력퍼텐셜 에너지)는 양의 값을 갖습니다.

3. 음의 질량과 음의 질량의 운동

운동량 보존 :

속도, V1과 V2가 서로 반대방향임을 알 수 있습니다.

음의질량 and 음의질량: 두 물체의 가속방향이 모두 반경 r을 늘이는 + r 방향이므로, 시간이 흐름에 따라 서로의 거리가 초기 조건에 의해서 주어지는 거리보다 더 멀어지고, 그들 사이의 힘은 인력(-r 방향)이나, 효과는 척력적입니다. ==>따라서 중력이 음의 질량들을 묶어주지 못하기 때문에 음의 질량은 별과 은하와 같은 거대질량구조를 이루지 못합니다!

이는 현재 우주에 음의 질량이 왜 비관측 되는가 하는 문제에 대해서 설명을 제공합니다. 즉, 그들 사이에 중력이 척력적인 효과를 미치기에 "음의 질량"은 별과 은하와 같은 "거대 질량 구조"를 이루지 못했고, 따라서 관측이 안되었다는 것입니다.

또한, 지구를 비롯한 은하구조는 "양의 질량" 들이 인력적인 특성 때문에 먼저 뭉치게 된 반면, "음의 질량"들은 척력적인 특성 때문에 서로 뭉치지 못했고, 따라서 우주내에 국소적인 영역에서 "양의 질량"들이 "음의 질량"보다 많이 모이게 되는 영역이 존재하게 되었으며, 이러한 "양의 질량"들이 국소적인 영역의 "음의 질량"을 상쇄하고 남은 구조가 현재의 은하 구조라는 것입니다. 따라서, 우리 지구내에서나 지구 근처에서 "음의 질량"들을 관측할 수 없었던 것이라고 생각합니다.


힘의 형태는 인력이고, 따라서 위치에너지(gravitational potential energy)는 음의 값을 갖습니다.

[참고사항]
인력 : (-Gm1m2/r^2) 처럼, 부호가 -부호(즉, - r 방향)인 힘을 지칭
척력 : (+Gm1m2/r^2) 처럼, 부호가 +부호(즉, + r 방향)인 힘을 지칭
인력적 : 실제 운동형태를 수식하는 단어로, 거리 r이 줄어드는 운동형태
척력적 : 실제 운동형태를 수식하는 단어로, 거리 r이 줄어드는 운동형태

힘은 인력이지만, 운동은 인력적이 아닌 경우 : 음의질량과 음의질량의 운동의 경우 힘은 인력(-Gm1m2/r^2)이나, 효과는 척력적인(+ r 방향) 경우임!

 
** 음의 질량의 특성에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 동영상

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Hypothesis of Dark Matter and Dark Energy with Negative Mass
http://vixra.org/abs/0907.0015


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