La antigravedad (también conocida como campo no gravitacional ) es un fenómeno hipotético de crear un lugar u objeto que está libre de la fuerza de la gravedad . No se refiere a la falta de peso bajo la gravedad experimentada en caída libre u órbita , ni al equilibrio de la fuerza de la gravedad con alguna otra fuerza, como el electromagnetismo o la sustentación aerodinámica. La antigravedad es un concepto recurrente en la ciencia ficción, particularmente en el contexto de la propulsión de naves espaciales . Los ejemplos están bloqueando la gravedad sustancia "Cavorita" de HG Wells 's Los primeros hombres en la Luna y los Spindizzy máquinas de James Blish de Ciudades en vuelo .
"Antigravedad" se usa a menudo para referirse a dispositivos que parecen revertir la gravedad a pesar de que operan a través de otros medios, como elevadores , que vuelan en el aire moviendo el aire con campos electromagnéticos . [1] [2]
Lo que comúnmente se malinterpreta es que, si bien la antigravedad es la anulación de la gravedad, no es gravedad repulsiva o gravedad negativa. [ cita requerida ] Las placas de gravedad y los compensadores como se concibieron en la ciencia ficción contemporánea tampoco son antigravedad. [ cita requerida ]
Intentos históricos de comprender la gravedad
La posibilidad de crear antigravedad depende de una comprensión y descripción completas de la gravedad y sus interacciones con otras teorías físicas, como la relatividad general y la mecánica cuántica ; A partir de 2020, los físicos aún tienen que descubrir una teoría cuántica de la gravedad.
Durante el verano de 1666, Isaac Newton observó una manzana (variedad Flor de Kent ) caer del árbol de su jardín, comprendiendo así el principio de gravitación universal . [3] Albert Einstein en 1915 consideró la interacción física entre la materia y el espacio, donde la gravedad ocurre como consecuencia de que la materia causa una deformación geométrica del espacio que por lo demás es plano. [4] [5] [6] Einstein, tanto de forma independiente como con Walther Mayer , intentó unificar su teoría de la gravedad con el electromagnetismo utilizando el trabajo de Theodor Kaluza [7] y James Clerk Maxwell para vincular la gravedad y la teoría cuántica de campos . [8]
Los físicos cuánticos teóricos han postulado la existencia de una partícula de gravedad cuántica, el gravitón . Se han creado varias explicaciones teóricas de la gravedad cuántica , que incluyen la teoría de supercuerdas , la gravedad cuántica de bucles , la teoría E8 y la teoría de la seguridad asintótica, entre muchas otras.
Soluciones hipotéticas
En la ley de Newton de la gravitación universal , la gravedad era una fuerza externa transmitida por medios desconocidos. En el siglo XX, el modelo de Newton fue reemplazado por la relatividad general donde la gravedad no es una fuerza sino el resultado de la geometría del espacio-tiempo. Bajo la relatividad general, la antigravedad es imposible excepto bajo circunstancias artificiales. [9] [10] [11]
Escudos de gravedad
En 1948, el empresario Roger Babson (fundador de Babson College ) formó la Gravity Research Foundation para estudiar formas de reducir los efectos de la gravedad. [12] Sus esfuerzos fueron inicialmente algo "de mal humor ", pero celebraron conferencias ocasionales que atrajeron a personas como Clarence Birdseye , conocido por sus productos alimenticios congelados, e Igor Sikorsky , inventor del helicóptero. Con el tiempo, la Fundación desvió su atención de tratar de controlar la gravedad, simplemente para comprenderla mejor. La Fundación casi desapareció después de la muerte de Babson en 1967. Sin embargo, continúa ejecutando un premio de ensayo, ofreciendo premios de hasta $ 4,000. A partir de 2017, todavía se administra desde Wellesley, Massachusetts , por George Rideout Jr., hijo del director original de la fundación. [13] Los ganadores incluyen al astrofísico de California George F. Smoot , quien más tarde ganó el Premio Nobel de Física en 2006 .
Investigación de la relatividad general en la década de 1950
La relatividad general se introdujo en la década de 1910, pero el desarrollo de la teoría se vio muy frenado por la falta de herramientas matemáticas adecuadas. [ aclaración necesaria ] Parecía que la antigravedad estaba prohibida bajo la relatividad general.
Se afirma que la Fuerza Aérea de EE. UU. También realizó un esfuerzo de estudio durante los años cincuenta y sesenta. [14] El ex teniente coronel Ansel Talbert escribió dos series de artículos periodísticos en los que afirmaba que la mayoría de las principales empresas de aviación habían comenzado la investigación de propulsión por control de gravedad en la década de 1950. Sin embargo, hay poca confirmación externa de estas historias, y dado que tienen lugar en medio de la era de la política por los comunicados de prensa , no está claro cuánto peso se debe dar a estas historias.
Se sabe que se estaban realizando serios esfuerzos en Glenn L. Martin Company , que formó el Instituto de Investigación para Estudios Avanzados. [15] [16] Los principales periódicos anunciaron el contrato que se había hecho entre el físico teórico Burkhard Heim y la Glenn L. Martin Company. Otro esfuerzo en el sector privado para dominar la comprensión de la gravitación fue la creación del Instituto de Física de Campo de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill en 1956, por el fideicomisario de la Gravity Research Foundation, Agnew H. Bahnson .
El apoyo militar a los proyectos antigravedad fue terminado por la Enmienda Mansfield de 1973, que restringió el gasto del Departamento de Defensa a solo las áreas de investigación científica con aplicaciones militares explícitas. La Enmienda Mansfield se aprobó específicamente para poner fin a proyectos de larga duración que tenían poco que mostrar por sus esfuerzos.
Bajo la relatividad general, la gravedad es el resultado de seguir la geometría espacial (cambio en la forma normal del espacio) causada por la masa-energía local. Esta teoría sostiene que es la forma alterada del espacio, deformada por objetos masivos, la que causa la gravedad, que en realidad es una propiedad del espacio deformado en lugar de ser una fuerza verdadera. Aunque las ecuaciones normalmente no pueden producir una "geometría negativa", es posible hacerlo utilizando " masa negativa ". Las mismas ecuaciones no descartan por sí mismas la existencia de masa negativa.
Tanto la relatividad general como la gravedad newtoniana parecen predecir que la masa negativa produciría un campo gravitacional repulsivo. En particular, Sir Hermann Bondi propuso en 1957 que la masa gravitacional negativa, combinada con la masa inercial negativa, cumpliría con el principio de equivalencia fuerte de la teoría de la relatividad general y las leyes newtonianas de conservación del momento lineal y la energía. La prueba de Bondi arrojó soluciones libres de singularidad para las ecuaciones de relatividad. [17] En julio de 1988, Robert L. Forward presentó un documento en la 24ª Conferencia Conjunta de Propulsión de AIAA / ASME / SAE / ASEE que proponía un sistema de propulsión de masa gravitacional negativa Bondi. [18]
Bondi señaló que una masa negativa caerá hacia (y no lejos de) la materia "normal", ya que aunque la fuerza gravitacional es repulsiva, la masa negativa (según la ley de Newton, F = ma) responde acelerando en el opuesto de la dirección de la fuerza. La masa normal, por otro lado, se alejará de la materia negativa. Señaló que dos masas idénticas, una positiva y otra negativa, colocadas una cerca de la otra, por lo tanto, se autoacelerarán en la dirección de la línea entre ellas, con la masa negativa persiguiendo a la masa positiva. [17] Observe que debido a que la masa negativa adquiere energía cinética negativa , la energía total de las masas en aceleración permanece en cero. Forward señaló que el efecto de autoaceleración se debe a la masa inercial negativa, y podría verse inducido sin las fuerzas gravitacionales entre las partículas. [18]
El modelo estándar de física de partículas, que describe todas las formas de materia conocidas actualmente, no incluye la masa negativa. Aunque la materia oscura cosmológica puede consistir en partículas fuera del Modelo Estándar cuya naturaleza se desconoce, su masa es aparentemente conocida, ya que se postularon a partir de sus efectos gravitacionales sobre los objetos circundantes, lo que implica que su masa es positiva. La energía oscura cosmológica propuesta , por otro lado, es más complicada, ya que según la relatividad general los efectos tanto de su densidad de energía como de su presión negativa contribuyen a su efecto gravitacional.
Fuerza única
Bajo la relatividad general, cualquier forma de energía se acopla con el espacio-tiempo para crear las geometrías que causan la gravedad. Una pregunta de larga data era si estas mismas ecuaciones se aplicaban o no a la antimateria . El problema se consideró resuelto en 1960 con el desarrollo de la simetría CPT , que demostró que la antimateria sigue las mismas leyes de la física que la materia "normal" y, por lo tanto, tiene un contenido de energía positivo y también causa (y reacciona a) la gravedad como la materia normal (ver interacción gravitacional de la antimateria ).
Durante gran parte del último cuarto del siglo XX, la comunidad de la física estuvo involucrada en los intentos de producir una teoría de campo unificada , una teoría física única que explica las cuatro fuerzas fundamentales: la gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. Los científicos han avanzado en la unificación de las tres fuerzas cuánticas , pero la gravedad sigue siendo "el problema" en todos los intentos. Sin embargo, esto no ha impedido que se realicen varios intentos de este tipo.
Generalmente, estos intentos intentaron "cuantificar la gravedad" postulando una partícula, el gravitón , que transportaba la gravedad de la misma manera que los fotones (luz) transportan el electromagnetismo. Sin embargo, todos los intentos simples en esta dirección fracasaron, dando lugar a ejemplos más complejos que intentaron explicar estos problemas. Dos de ellos, la supersimetría y la supergravedad relacionada con la relatividad , requerían la existencia de una "quinta fuerza" extremadamente débil transportada por un gravifotón , que unía varios "cabos sueltos" en la teoría cuántica de campos, de manera organizada. Como efecto secundario, ambas teorías también requerían que la antimateria fuera afectada por esta quinta fuerza de una manera similar a la antigravedad, dictando la repulsión lejos de la masa. En la década de 1990 se llevaron a cabo varios experimentos para medir este efecto, pero ninguno arrojó resultados positivos. [19]
En 2013, el CERN buscó un efecto antigravedad en un experimento diseñado para estudiar los niveles de energía dentro del antihidrógeno. La medición de la antigravedad fue sólo un "espectáculo secundario interesante" y no fue concluyente. [20]
Programa innovador de física de propulsión
Durante el cierre del siglo XX, la NASA proporcionó fondos para el Breakthrough Propulsion Physics Program (BPP) de 1996 a 2002. Este programa estudió una serie de diseños "lejanos" para la propulsión espacial que no recibían financiación a través de los canales universitarios o comerciales normales. Se investigaron conceptos similares a la antigravedad bajo el nombre de "accionamiento diametral". El trabajo del programa BPP continúa en la Fundación Tau Zero , independiente y no afiliada a la NASA . [21]
Afirmaciones empíricas y esfuerzos comerciales
Ha habido varios intentos de construir dispositivos antigravedad y una pequeña cantidad de informes de efectos similares a la antigravedad en la literatura científica. Ninguno de los ejemplos que siguen se acepta como ejemplos reproducibles de antigravedad.
Dispositivos giroscópicos
Los giroscopios producen una fuerza cuando se retuercen que opera "fuera del plano" y puede parecer que se eleva contra la gravedad. Aunque se sabe bien que esta fuerza es ilusoria, incluso bajo los modelos newtonianos, ha generado numerosos reclamos de dispositivos antigravedad y cualquier número de dispositivos patentados. Nunca se ha demostrado que ninguno de estos dispositivos funcione en condiciones controladas y, como resultado, a menudo se han convertido en objeto de teorías de conspiración .
Otro ejemplo de "dispositivo giratorio" se muestra en una serie de patentes otorgadas a Henry Wallace entre 1968 y 1974. Sus dispositivos consisten en discos de latón que giran rápidamente , un material compuesto en gran parte por elementos con un giro nuclear medio entero total. Afirmó que al girar rápidamente un disco de dicho material, el espín nuclear se alineaba y, como resultado, creaba un campo "gravitomagnético" de una manera similar al campo magnético creado por el efecto Barnett . [22] [23] [24] No se conocen pruebas independientes o demostraciones públicas de estos dispositivos.
En 1989, se informó que un peso disminuye a lo largo del eje de un giroscopio que gira hacia la derecha. [25] Una prueba de esta afirmación un año después arrojó resultados nulos. [26] Se hizo una recomendación para realizar más pruebas en una conferencia AIP de 1999. [27]
Gravitador de Thomas Townsend Brown
En 1921, mientras aún estaba en la escuela secundaria , Thomas Townsend Brown descubrió que un tubo Coolidge de alto voltaje parecía cambiar de masa dependiendo de su orientación en una balanza. A lo largo de la década de 1920, Brown desarrolló esto en dispositivos que combinaban altos voltajes con materiales con altas constantes dieléctricas (esencialmente condensadores grandes ); llamó a tal dispositivo un "gravitador". Brown afirmó ante los observadores y los medios de comunicación que sus experimentos mostraban efectos antigravedad. Brown continuaría su trabajo y produjo una serie de dispositivos de alto voltaje en los años siguientes en un intento de vender sus ideas a compañías de aviones y militares. Acuñó los nombres de efecto Biefeld-Brown y electrogravítico junto con sus dispositivos. Brown probó sus dispositivos de condensadores asimétricos en el vacío, supuestamente demostrando que no era un efecto electrohidrodinámico más realista generado por el flujo de iones de alto voltaje en el aire.
La electrogravitación es un tema popular en ufología , antigravedad, energía libre , con teóricos de la conspiración del gobierno y sitios web relacionados, en libros y publicaciones con afirmaciones de que la tecnología se volvió altamente clasificada a principios de la década de 1960 y que se utiliza para alimentar ovnis y la B -2 bombardero. [28] También hay investigaciones y videos en Internet que pretenden mostrar dispositivos capacitores de estilo levantador que funcionan en el vacío, por lo tanto, no reciben propulsión de la deriva de iones o el viento de iones que se genera en el aire. [28] [29]
RL Talley ha realizado estudios de seguimiento sobre el trabajo de Brown y otras afirmaciones en un estudio de la Fuerza Aérea de EE.UU. en 1990, el científico de la NASA Jonathan Campbell en un experimento de 2003 [28] y Martin Tajmar en un artículo de 2004. [30] Han descubierto que no se puede observar empuje en el vacío y que los dispositivos elevadores de iones de Brown y otros producen un empuje a lo largo de su eje independientemente de la dirección de la gravedad consistente con los efectos electrohidrodinámicos.
Acoplamiento gravitoeléctrico
En 1992, el investigador ruso Eugene Podkletnov afirmó haber descubierto, mientras experimentaba con superconductores , que un superconductor de rotación rápida reduce el efecto gravitacional. [31] Muchos estudios han intentado reproducir el experimento de Podkletnov, siempre con resultados negativos. [32] [33] [34] [35]
Ning Li y Douglas Torr , de la Universidad de Alabama en Huntsville, propusieron cómo un campo magnético dependiente del tiempo podría hacer que los giros de los iones reticulados en un superconductor generen campos gravitomagnéticos y gravitoeléctricos detectables en una serie de artículos publicados entre 1991 y 1993. [ 36] [37] [38] En 1999, Li y su equipo aparecieron en Popular Mechanics , afirmando haber construido un prototipo funcional para generar lo que ella describió como "AC Gravity". No se han ofrecido más pruebas de este prototipo. [39] [40]
Douglas Torr y Timir Datta participaron en el desarrollo de un "generador de gravedad" en la Universidad de Carolina del Sur . [41] Según un documento filtrado de la Oficina de Transferencia de Tecnología de la Universidad de Carolina del Sur y confirmado al reportero de Wired Charles Platt en 1998, el dispositivo crearía un "rayo de fuerza" en cualquier dirección deseada y que la universidad planeaba patentar. y licencia este dispositivo. Nunca se hizo pública más información sobre este proyecto de investigación universitario o el dispositivo "Generador de gravedad". [42]
Premio Göde
El Instituto de Investigación de la Gravedad de la Fundación Científica Göde ha intentado reproducir muchos de los diferentes experimentos que afirman tener efectos "antigravedad". Todos los intentos de este grupo de observar un efecto antigravedad mediante la reproducción de experimentos pasados no han tenido éxito hasta ahora. La fundación ha ofrecido una recompensa de un millón de euros por un experimento antigravedad reproducible. [43]
En ficción
La existencia de la antigravedad es un tema común en la fantasía y la ciencia ficción .
Apergy
Apergy es una forma ficticia de energía anti-gravitacional descrita por primera vez por Percy Greg en su novela de 1880 sobre la espada y el planeta Across the Zodiac . [44]
También lo utiliza John Jacob Astor IV en su novela de ciencia ficción de 1894, Un viaje a otros mundos . [45]
Apergy también se puede encontrar en un artículo de 1896 de Clara Jessup Bloomfield-Moore , llamado "Algunas verdades sobre Keely". [46] En él, apergia se usa para describir la fuerza latente que John Keely aprovechó, usando la frecuencia para liberar la fuerza latente que se encuentra dentro de toda la materia atómica . [47]
En un artículo de 1897, aparentemente no ficticio, en The San Francisco Call titulado "El secreto del vuelo aéreo revelado", [48] el corresponsal científico Frank M. Close , D. Sc., Visita a un hombre hindú anónimo disfrazado de viticultor en algún lugar en la costa del Pacífico, quien afirma haber inventado un hidroavión que usa un "apergente", un metal raro llamado "radlum", para producir una fuerza apergica controlada, lo que permite que el barco ascienda y descienda. El inventor describe la apergia como "una fuerza obtenida mezclando electricidad positiva y negativa con ultheic, el tercer elemento o estado de la energía eléctrica" y llama a la apergia una "segunda fase de la gravedad", insinuando también una tercera fase.
En el cuento "Cold Light" de SP Meek , que apareció en Astounding Stories of Super-Science , marzo de 1930, [49] se menciona la pergia como la fuerza opuesta de la gravedad.
En el cuento de Chris Roberson "Annus Mirabilis" del segundo volumen de 2006 de Tales of the Shadowmen , el Doctor Omega y Albert Einstein investigan la perversidad. Apergy también se menciona en el cómic Aetheric Mechanics de Warren Ellis , como generado por la tecnología Cavorite de The First Men in the Moon .
Ver también
- Área 51
- Levitación aerodinámica
- Apergy
- Gravedad artificial
- Burkhard Heim
- Efecto Casimir
- Clinostat
- Levitación electrostática
- Materia exótica
- Interacción gravitacional de la antimateria
- Blindaje gravitacional
- Onda gravitacional
- Teoría de heim
- Levitación magnética
- Levitación óptica
- Impulso sin reacción
- Haz tractor
Referencias
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Bibliografía
Criterios:
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Responding to Mechanical Antigravity , un artículo de la NASA que desacredita una amplia variedad de dispositivos giroscópicos (y relacionados)
- Fundación Científica Göde