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http://www.youtube.com/watch?v=GUpiH3jsCnA
2) distance = 0.10
즉, 양의 질량(에너지)의 크기와 음의 질량(에너지)의 크기가 같음에도 불구하고, 척력적 중력퍼텐셜 에너지가 인력적 중력퍼텐셜 에너지보다 훨씬 큰값도 가능함을 알 수 있다.
우리는 위와 같은 에너지 값에 대해서 눈에 보이는 물질들의 인력보다 더 큰 미지의 척력적 에너지
WMAP의 관측결과에 의하면, 현재 암흑에너지는 대략 72.1%이고, 암흑물질은 23.3%, 물질은 4.6%로 예측된다.
암흑물질과 물질은 인력적 중력퍼텐셜을 갖는 대상이기에 음의 중력퍼텐셜에 대응되고, 암흑에너지는 척력적 효과를 발생시키기에, 양의 중력퍼텐셜에 대응된다.
위에서 구한 2.637 과 유사한 상태로 볼 수 있다.
조건을 변경시키면 음의 중력 퍼텐셜과 양의 중력 퍼텐셜의 비율이 2.58 근처가 되는 다양한 상태를 찾을 수 있다.
4) distance = 1.00
단일 입자쌍을 이루는 음의 질량과 양의 질량 사이의 거리가 상대적으로 가깝기에 입자쌍이 (눈에 보이는 크기로 표현하는 과정에서) 겹쳐보인다. 그러나, 중력퍼텐셜에너지의 계산에는 영향이 없다.
단일 입자쌍의 거리가 다른 입자쌍들간의 거리에 비해서 매우 작음을 알 수 있다.
한 개의 입자쌍은 우주구조에서 은하 또는 은하단에 대응된다. 음의 질량과 양의 질량의 운동특성으로부터 은하 및 은하단은 은하 외부에 음의 질량의 클러스터링 구조를 가지고 있다.
C. 우주의 가속팽창
우주의 팽창은, 개별 은하의 크기는 거의 그대로 유지되는 반면에 은하나 은하단 사이의 거리는 커짐을 의미한다.
음의 질량과 양의 질량의 쌍생성 모델에서는 은하나 은하단을 음의 질량들이 둘러싸고 있는 구조를 시사한다.
이는 본 시뮬레이션에서,
음의 질량과 양의 질량사이의 거리 d0가 상수로 유지되거나 또는 d0가 작아지는데 반하여, 우주의 크기에 해당하는 Radius값이 커지는 것에 대응된다.
*R 변경에 따른(즉, 우주의 팽창에 따른) 퍼텐셜에너지의 변화
음의 중력 퍼텐셜에너지와 양의 중력퍼텐셜 에너지 비의 변화에 주목하라!
우주의 반경에 대응되는 R이 커짐에 따라, 중력퍼텐셜 에너지의 절대값들은 모두 감소하나, 총중력퍼텐셜 에너지는 거의 일정하게 유지된다.
그런데, 양의 중력 퍼텐셜 / 음의 중력 퍼텐셜 은 증가하고, 이는 곧 일반물질의 인력적 효과 대비 척력적 효과(Dark Energy)의 비율이 증가함을 의미하는 것으로 보인다.
이는 “dark energy의 증가”가 새로 생성된 공간으로부터 나오는 것이 아니라, 음의 에너지와 양의 에너지가 만들어 내는 중력퍼텐셜 에너지의 특성임을 시사한다.
H. 시뮬레이션의 결과 분석
1) 음의 질량과 양의 질량이 동일한 크기를 갖더라도, 각각의 배치에 따라 총 중력 퍼텐셜 에너지값은 +,0,- 값을 갖을 수 있다.
2) D0가 작을수록, U-+값은 큰값을 갖고, 총 중력퍼텐셜에너지 또한 큰 양의 값을 갖는다.
3) B)-1)~6)번 수치계산을 보면, 양의 중력 퍼텐셜값인 U-+가 음의 중력 퍼텐셜 값보다 훨씬 큰 값도 가능함을 알 수 있다.(131%~3,201%) 만일 우리가 플랑크 길이 수준의 거리를 고려한다면, 이 값은 인플레이션을 설명할 정도의 매우 큰값도 가능할 것이다.
4) WMAP의 관측결과로부터, 척력을 발생시키는 암흑에너지값(72.1%)이 물질과 인력을 발생시키는 것으로 추정되는 암흑물질의 에너지값(27.9%)의 대략 2.58배 수준임을 우리는 알고 있다. B)-3)번 항목을 주의깊게 살펴보기 바란다.
우리는 중력 및 중력 퍼텐셜 에너지에 의해서 우주의 구성성분을 판단하기에, B)-4)번에서U-+값이 음의 값을 갖는U++ 와U-- 값의 대략2.63배 갖는 상황에 대해서, 2.63배의 암흑에너지 또는 내부에너지가 있다고 간주하게 될 것이다.
5) 이와 같은 결과들은, 72.1%에 해당하는 암흑에너지가 독립적으로 존재(가령 72.1%의 크기에 해당하는 음의 질량)하는 것이 아니라, 양의 에너지(matter 4.6% 또는 matter+dark matter =27.9%)와 동일한 크기를 갖는 음의 에너지(negative mass)에 의해서 나올 가능성이 있음을 시사하고 있다.
6) 이것은 “dark energy의 증가”가 새로 생성된 공간으로부터 나오는 것이 아니라, 음의 에너지와 양의 에너지가 만들어 내는 중력퍼텐셜 에너지의 특성임을 시사한다.
V. Conclusion
II항목의 시뮬레이션 결과와 우주의 가속팽창으로부터 우리의 우주가 음의 에너지와 양의 에너지로 구성되어 있을 가능성이 있다. III의 분석결과로부터, 이러한 우주의 총중력퍼텐셜에너지는 3개의 성분을 가지고 있고, 이러한 중력퍼텐셜에너지의 총합이 양의 값도 음의 값도 갖을수 있음을 알수 있다.
우리들중 어느 누구도 암흑에너지와 암흑물질을 본 사람은 없다. 현재까지 우리는 오직 중력적 효과에 의해서만 그들을 인지하고 있음을 기억해야 한다.
우리는 중력 퍼텐셜 에너지 및 중력 퍼텐셜 에너지의 기울기인 중력에 의해서 우주의 구성성분을 판단하기에, III-B)-4)의 경우 척력적 중력효과를 발생시키는 미지의 에너지가 물질과 암흑물질의 총량보다 2.63배 더 큰 값을 가지고 존재한다고 추정하게 될 것이다.
본 발견은 중력의 크기와 우주의 구성성분의 크기가 언제나 1:1 대응될 것이라고 확신했던 우리의 믿음이 잘못되었음을 시사한다.
우리는 음의 질량에 대한 관념적 거부감을 한편에 내려놓고, 진지하게 이 문제를 탐구해야 한다.
1) 우리는 모두 저마다 고정관념을 가지고 있고, 지극히 당연해 보인다고 여겨지는 물리학적 명제들을 가지고 있다.
그중에 하나가, 천문학 및 우주론에서 중력의 역할이다. 질량과 에너지의 등가로부터, 중력적 효과에는 그것과 동일한 크기의 에너지원이 존재할 것이라는 생각이다..
이러한 생각은 지극히 보편 타당해 보였고, 이에따라 우리는 우주의 가속팽창에 대한 관측으로부터, 우주를 구성하는 모든 물질들의 에너지보다 더 큰 미지의 척력적 에너지가 존재해야 한다고 추정하였고, 그 에너지의 근원을 설명하기 위해서 많은 노력을 기울였다.
위의 시뮬레이션 결과는 중력적 효과를 통한 이러한 분석이 항상 타당한 것은 아니라는 것을 분명하게 증명해 주고 있다.
U-+ 항이 그것의 본질적 근원이라고 볼수 있는(본질적 근원에 대응되는), |U--|+|U++| 보다도 훨씬 큰 값을 갖을 수 있다는 점이 그것을 시사하고 있다.
또한, 암흑에너지의 크기에 상응하는 질량-에너지가 존재할 필요없이, 암흑에너지의 크기에 상응하는 중력퍼텐셜 에너지의 존재에 의해서 상황이 설명될 수 있다는 점도 기억하기 바란다.
다른방식으로 설명하면, 암흑에너지를 설명하기 위해서 72.1%의 독립된 에너지가 필요한 것이 아니라, 4.6%의 음의 에너지 만으로도 충분하다는 것이다. 그리고, 이 음의 에너지는 우주의 총 에너지가 0 에너지 이기 위해서 필요한 에너지의 크기이다.
(덧붙혀 설명하면, 암흑에너지를 설명하기 위해서 72.1%의 질량 에너지가 존재해야 하는 것이 아니라, 72.1% 수준의 중력퍼텐셜 에너지만 존재하면 된다는 것이다. )
2) 우주의 팽창에 대응되는 R값의 변화를 살펴보던중, 우리는 매우 중요한 현상을 발견하였는데, 그것은 R값이 증가할수록, 음의 중력에너지(인력적 효과) 대비 양의 중력에너지(척력적 효과)의 비율이 증가한다는 점이다. 이것은 우주가 시간이 흘러감에 따라 암흑에너지의 비율이 증가하는 현상과 일치해 보인다.
그런데, 암흑에너지 비율의 증가원인이 진공에너지와 같이 새로 생성된 공간으로부터 나오는 것이 아니라, 총 중력퍼텐셜 에너지의 특성으로부터 자연스럽게 나온다는 점이다.
3) 적절한 값을 선택함에 의해서, 현재의 우주의 물질:암흑물질:암흑에너지의 비율인 1: 5.065 : 15.674 비율을 얻을수 있는 점은, “음의 질량과 양의 질량의 쌍생성 가설”이 충분한 가능성을 가지고 있음을 시사한다.
4) 우주의 가장 자연스런 에너지값인 0 에너지 상태로부터, 암흑에너지와 우주의 가속팽창을 설명할 수 있다는 점 또한 이 가설이 검토될 만한 가치를 가지고 있음을 시사한다.
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Paper :
Important Report on the Dark Energy and Gravitational Potential Energy
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