[스크랩] 반중력 장치의 작동 원리

반중력 장치의 작동 원리

 

 

1. 장치 전체는 액체 질소에 의해 냉각되어야 한다.
2. 장치 상부에 설치된 초전도 세라믹 링이 5,000 rpm의 속도로 회전한다.
3. 그 아래 두개의 고리형 코일이 있어 상부의 링 주변에 자장을 형성시킨다. 또한 그 아래에 또다른 세개의 원통형 코일도 있어 링이 자장내에 떠있을수 있도록한다.
4. 이와같이 구성된 장치 상부에 1스톤 무게의 물체를 놓았을 경우 약 4.5온스의 질량 감소가 일어난다고 한다.

 

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필란드의 한 과학자가 세계 최초의 반중력 장치를 막 선보일 시점에 놓이게 되었다. 이 장치는 그 위에 놓이는 어떤 것의 무게도 감소시킬 수 있는 것으로 알려졌다. 그 장치는 다른 과학자들에 의해 엄중히 조사되어 왔고, 다음달 물리 학회지에 발표될 예정으로 기술적 진보의 한 획을 그을 것으로 기대되고 있다. 지난 일요일 나사는 그 사실에 대해 심각히 받아들이고 있는 것으로 알려졌으며, 어떻게 반중력 효과를 비행의 방법으로 전환시킬 수 있을까 하는 연구에 몰두하고 있다 한다.

 

이 반중력 효과를 발견한 핀란드의 Tampere 기술 대학 연구자는 그같은 효과가 발전 터빈의 액체를 빠르게 돌리는 것에도 이용됨으로써 새로운 동력원의 핵심이 될 수 있다고 말했다. 기타 다른 활용은 오로지 상상력에 의해서만 제한될 뿐이다. 빌딩안의 엘리베이터는 지하에 가설된 이 장치로 대체될 수 있을 것이며 사람들은 그러한 반중력 장치를 이용해 자신의 무게를 가볍게 만든 후 쉽게 그들이 원하는 층으로 올라갈 수 있을 것이다. 우주 여행 또한 일상적인 일이 되고 이 장치를 이용해 액체를 중력의 반대로 상승시킨 후 다시 중력으로 인해 아래로 떨어지게 함으로써 새로운 동력 발생 이 연구를 이끌어 온 Eugene Pidkletnov 박사에 따르면 이같은 발견이 우연이였다고 말한다.

 

극저온에서 전기 저항을 잃어버리는 효과를 얻는 초전도 현상에 관한 일상적인 연구중에 나타났다는 것이다. 그 연구팀은 cryostat이라 불리는 저온 용기안에 있는 세개의 전기 코일이 내는 자장중에 떠 있는 초전도체 세라믹 판을 빠르게 회전시키는 실험을 하던 중에 반중력 효과를 발견할 수 있었다. 박사는 실험상 실수에 의한 것일 것이라고 생각하고 다시금 모든 주의를 기울여 시도해 보았지만 그 효과가 역시 지속되었다고 한다. 최근까지 반중력 장치는 아마추어나 전문 과학자들에 의해 연구되어 왔으나 모두 비웃음 거리 였다. 하지만, 최근의 발견이 그와 다른 점은 회의론적인 전문가들에 의한 평가로 부터 살아 남았다는 점이며 그 발견은 Britain's Institute of Physics에서 발행하는 Journal of Physics-D: Applied Physics에 투고될 수 있도록 선정되었다는 것이다.

 

다른 연구팀에 의해 반복 실험되기 전까지 이 반중력에 대한 아이디어는 대부분의 과학자들이 탐탁하게 여기지 않을 지라도 몇몇의 과학자들은 이 반중력 효과가 회전하는 물체는 중력을 일그러뜨린다는 아인슈타인의 일반상대성 이론의 부수적인 효과로 추정하기도 하였다. 그리고 그 효과가 현재까지의 실험실에서는 측정하기에 너무나 작었을 것이라는 것이다. 하지만, Alabama대학의 Ning Li 박사는 초전도체 안에 있는 원자들은 그 효과를 상당히 확대시킬 수가 있다고 말했다.

 

한편 그의 연구는 Alabama, Huntsville에 있는 나사의 Arshall Space Flight Centre로 부터 재정적 지원을 받고 있다. 이번의 발견이 실질적인 반중력 효과로 증대될수 있을지 알아보기 위한 실험이 이미 최종 연구팀에 의해 이루어 지고 있다고 한다. 만약 지속적인 효과의 상승이 얻어진다면 그 상업적 응용은 무궁무진한 것이 될 것이다.

 

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관련글 뉴스제공시각 : 09/21 09:45 출처 : 과학동아 제목 : [공간이동] 레인보우 프로젝트 - 전자기망 덮자 사라진 군함 1943년 7월 20일 미국 필라델피아의 해군 기지에서 전자기장을 이용해 레 이더망을 피하는 실험이 진행됐다. 전자기장을 이용해 군함 주변에 특수한 전자기망을 형성시킴으로써 레이더 신호를 혼란시킨다는 계획이었다. 그런데 전자기장을 군함 주변에 형성시켰을 때 예기치 않은 사건이 발생했 다. 배가 사라져버린 것이다. 나중에 알고 보니 이 배는 수백km나 떨어진 버지니아주 근처 해안으로 이동했다. 정부는 이 사건을 집중적으로 연구하는 프로젝트(일명 레인보우 프로젝트) 에 착수했다. 그러나 이 배에 승선했던 사람들은 대부분 심각한 정신 장애 에 시달려서 인명을 손상시킬 우려가 있다는 이유로 프로젝트가 중지됐다. 프로젝트의 책임자는 이후 원자탄 제조에 투입된 존 노이만 박사였다. 2차 세계대전이 끝난 후 1948년 미국 정부는 전자기망에 대한 연구를 다시 추진했다. 노이만 박사는 다시 프로젝트의 책임을 맡았다. 프로젝트의 대부 분은 군함이 이동한 원인을 밝히고 전자기장이 인체에 어떤 영향을 미치는 지에 관한 것이었다. 당시 과학자들은 물체가 전자기망 안에 갇히게 되면 그 물체는 현실과는 다른 차원에 빠지게 되고, 결국 사람들은 정신적인 혼란을 겪게 된다고 생 각했다. 따라서 연구의 핵심은 정신적인 혼란을 극복하고 두 차원 간의 연 결을 원만하게 이루기 위한 조건이 무엇인지에 대한 것으로 옮겨졌다. 사람 의 의식과 전자기장이 어떤 관계를 갖는가가 중요한 변수였다. 그러나 1969 년 미국 의회는 이 연구가 더욱 진전돼 사람을 대상으로 실험한다면 위험한 일이 발생할 수 있다고 지적하면서 연구를 중단시켰다. 의회의 결정에 낙담한 과학자들은 군대에 눈길을 돌렸다. 만일 이 기술을 군사적으로 이용하면 상상할 수 없이 막강한 무기를 개발할 수 있다. 이 계획에는 레이더에 잡히지 않는 폭격기인 스텔스기 기술과 함께 인간의 마음을 조종하는 기술까지 포함됐다. 특히 과학자들은 '인간 연구'를 위해 4백25-4백50 MHz 대역에서 작동되는 거대한 송수신기를 필요로 했다. 이 주파수 대역이 인간의 의식세계로 들어 가는 문이라고 판단했기 때문이었다. 이 주파수를 내는 장비는 롱아일랜드 의 몬톡에 있던 군부대에 있었다. 과학자들은 이곳에서 전자기망과 시간여 행, 공간이동, 인간의 의식, 영혼 간의 상호작용을 주로 연구했다. 일명 ' 몬톡 프로젝트'라고 불린 이 연구는 1983년 완전히 중단됐다. 그 사이에 어 떤 연구 결과가 나왔는지는 알려지지 않았다.

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뉴스제공시각 : 09/21 09:45 출처 : 과학동아 제목 : [공간이동] 국내에서 개발된 공간이동장치

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국내에서 개발된 공간이동장치 - 전선 타고 움직이는 물체 올해 초 부산 동의대학교 화학과 이상명 교수는 '유선' 공간이동장치를 공개해 화제를 모았다. 이 장 치에는 서로 다른 극성을 갖는 두개의 원형 자석이 두 개의 회전판 에 부착돼 있는데, 회전판을 고속으로 회전시키면서 외부에서 고압 방전을 걸어주면 회전판 가운데 있는 물질이 변환(예를 들어 구리가 납으로)될 뿐만 아니라 별도의 전선을 타고 다른 곳으로 이동한 것 이다(그림). 공간이동은 1988년 물체 성분을 변환시키려는 실험에서 우연히 발 견됐다. 당시 그는 두개의 피라미드 모형 밑판을 마주 붙여 다이아 몬드형으로 만든 뒤 그 안에 원통형 영구자석을 넣어 회전시키고 이 곳에 고압방전을 걸어줌으로써 물체의 성질을 변환시키는 실험을 하 고 있었다. 이때 뜻하지 않게 물체가 다른 목적으로 설치한 별도의 전선을 타고 이동한 것이다. 이후 이교수는 영구자석이 중요한 역할 을 한 것이라 생각하고 장치를 계속 변형시켜왔다. 이교수는 자석이 회전할 때 자장이 나선모양으로 꼬이게 되고, 이 나선운동의 중심부에 에너지가 응집된다고 설명한다. 이때 에너지가 외부에서 걸어주는 강한 고압방전과 작용해 물질의 성분과 공간의 형태를 변화시켜 물체가 순식간에 이동된다. 즉 영구자석의 고속회전 과 고압방전이 공간의 성질에 어떤 영향을 미친다는 것이다. 이 실험이 공개적으로 성공한 횟수는 한 번뿐이었다. 하지만 성공 한 사례가 있다는 것만으로도 무시될 수 없는 중요한 연구 결과임에 틀립없다. 현재 이 교수는 성공 확률을 높이기 위해 연구에 몰두하고 있다.

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뉴스제공시각 : 09/21 09:45 출처 : 과학동아 제목 : [반중력장치] 세이케 장치

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세이케 장치 - 뫼비우스 띠에 담긴 비밀 일본의 대표적인 반중력 연구자는 신니치 세이케 교수다. 그는 현재 '중력연구소'라는 연구기관을 설립해 반중력 장치를 개발하는데 전념 하고 있다. 세이케 장치의 핵심은 전자석을 만들 때 전선을 '뫼비우스의 띠' 모양으로 감는다는 점이다. 뫼비우스 띠는 19세기 수학자 뫼비우스가 만든 것으로, 띠의 한쪽 끝을 한 번 비틀어 다른쪽 끝을 연결돼 있다. 만일 띠 가운데에 선을 그어 한바퀴 돌면 다시 제자리로 돌아오며, 이 선을 따라 자르면 두 개의 띠가 생기는 것이 아니고 하나의 띠만 생긴다. 또 두개의 선을 그어 자르면 서로 고리처럼 연결돼 있는 두개의 띠가 생긴다. 이처럼 뫼비우스 띠는 신기한 성질을 갖고 있다. 세이케 교수는 뫼비우스 띠 모양으로 전선을 감은 전자석과 영구자 석을 조합해 반중력 장치를 개발했다. 이 장치는 자신의 질량을 감소 시켜 공중에 뜰 수 있다. 그러나뫼비우스 띠의 원리가 어떤 힘을 발휘한 것인지는 알려지지 않았다.

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뉴스제공시각 : 09/21 09:45 출처 : 과학동아 제목 : [반중력장치] 허치슨 장치

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허치슨 장치 - 공중에 띄우고 물질 성분도 바꾼다 전자기력을 이용해 중력장을 성공적으로 조절한 또다른 사람은 캐나다의 존 허치슨이다. 그는 두개의 커다란 고압발생코일(테슬라 코일)을 서로 마 주보게 설치하고 코일의 끝에 각각 정전기 발생장치(반데그라프)를 부착했 다. 이 장치를 이용해 고압을 발생시키면 그 주변에 특수한 공간이 형성돼 물체를 공중에 떠오르게 된다. 이 효과를 발명자의 이름을 따서 '허치슨효 과'라고 부른다. 이때 물체는 금속이든 비금속이든 관계 없이 떠오른다. 놀라운 점은 이 장치가 중력장을 조절하는 것 외에 물체를 파괴하는 기능 도 있다는 사실이다. 이때 파괴된 물체의 단면에서 전혀 다른 성분이 검출 된다. 캐나다 토론토대학에서 조사한 바에 따르면 강철 파편 속에서 실리콘 원소가, 알루미늄 파편 속에서 구리 원소가 다량으로 검출됐다. 즉 고압방 전과 정전기장에 의해 주변에 특수한 반중력 공간이 형성될 뿐만 아니라 물 질변환도 가능하다는 점이 허치슨 장치의 특징이다.

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뉴스제공시각 : 09/21 09:45 출처 : 과학동아 제목 : [반중력장치] 설의 반중력 장치

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설의 반중력 장치 - 영구자석 배열법이 열쇠 1952년 영국인 존 설은 자신이 개발한 원반 모양의 반중력 장치를 공개했다. 이 장치에서 가장 중요한 재료는 영구자석(오랫동안 자기 상태를 유지하도록 특수하게 제작된 자석)이다. 이 영구자석은 티 탄, 네오디미움, 철, 알루미늄, 나일론 66 등 5가지 재료를 섞어 만 든 것이다. 설은 원통형 영구자석 주위에 12개의 원기둥형 영구자석 을 균일하게 부착시키고 그 바깥쪽에 다시 같은 방식으로 해서 3중의 자석 모형을 만들었다. 이때 가운데 원기둥을 전기 모터로 회전시키 면 주변의 원기둥 자석과 원통 자석도 함께 회전하는데, 가장 바깥 쪽에는 발생한 전기를 모으는 장치가 있다. 스위치를 넣자 모터가 서서히 회전하면서 10만V의 고압이 발생하고 주변에 강력한 정전기장이 형성되면서 오존과 같은 독특한 냄새가 나기 시작했다. 그런데 회전의 속도가 높아지면서 이 장치가 공중으 로 떠오르기 시작했다. 모터와 연결된 선이 끊어졌는데도 장치는 회 전 속도를 더욱 높이면서 계속 공중으로 올라갔다. 그러다 15m 상공 에 도달하자 주변에 분홍색 광선이 발산되면서 장치는 엄청난 속도로 하늘 높이 사라져 버렸다. 그 후 설은 41개의 비슷한 장치를 만들어 하늘로 날리는 실험을 되풀 이했다. 시간이 지나면서 그는 무선라디오의 주파수를 변화시켜 이 장치의 움직임을 어느 정도 조절할수 있다는 것을 알았다. 하지만 설은 자신의 반중력 장치의 원리를 명확하게 공개하지 않았 다. 단지 그는 마방진의 원리를 이용해 자석을 배치했다고만 설명했 다. 1부터 9까지의 숫자를 9개의 칸에 넣을 때 가로와 세로, 그리고 대각선 각각의 합이 15가 되게 배열한 것을 마방진이라고 한다(그림 2). 그는 마방진처럼 겉보기에는 아주 혼란스러워 보이지만 그 안에 는 어떤 규칙적인 법칙이 숨겨져 있다는 점에서 영구자석의 배치 방 법을 알아냈다고만 밝혔다. 설 장치는 전자기장이 중력과 밀접하게 상호작용하고 있음을 시사 한다. 자석을 고속으로 회전시키면 주변에 우리가 아직 이해하지 못하 는 새로운 공간이 형성돼 중력을 제어한다는 가설은 깊이 있게 연구 해볼만 하다.

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뉴스제공시각 : 09/21 09:45 출처 : 과학동아 제목 : [반중력장치] 전자기력 이용 지구중력 탈출한다

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지구에 있는 모든 물체는 지구의 중심으로 끌리는 중력장의 영향을 받는 다. 만일 우리가 중력을 마음대로 조절할 수 있다면 공간에서 마음대로 떠 다닐 수 있지 않을까. 많은 과학자들은 이를 실현시키기 위해 중력을 제어하는 장치(반중력장치) 를 만들고 있다. 이 장치들의 특징은 영구자석이나 전자석을 사용한다는 점 이다. 이들은 중력이 전자기력과 긴밀한 상호작용이 있다고 주장한다. 이는 일반적인 과학적 사실에 위반되는 주장이다. 현대 물리학에 따르면 중력은 전자기력에 비해 무시할 정도로 약하다. 통일장이론에서 중력과 전 자기력을 통일시키지 못하는 이유는 바로 두 힘의 차이가 너무 크기 때문이 다. 그러나 전자기력을 이용해 중력을 제어할 수 있다면, 이는 기존의 과학에 서 간과하고 있거나 아직 발견하지 못한 새로운 법칙이 있음을 의미한다.

 

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시간여행에 관한 글 정리

 

A. 타임머신이란?

닫힌 시간 곡선은 시간고리(time loop)를 이용하여 과거나 미래로 이동할 수 있게 해주는 장치라고 정의할 수가 있습니다.


B. 시간여행의 가능성은?

시간여행에 관한 이론들은 여러 가지모델로 수학적으로는 증명되어 있지만 자연이 그것을 받아 들일런지와 인간의 기술이 그것을 수행할 수 있는지의 여부가 또 남아 있습니다. 특히 모든 다른 이론들을 포함하여서는, 과거로의 시간여행은 물리학적으로나 수학적으로 그 불가능성이 증명되지 않았기 때문에 이론 물리학자들이 연구를 하고 있습니다.


C.연구자들은?

유명한 분들로는 킵 손, 짐 알칼릴리, 폴 데이비스, 데이비스 도이치, 톰 로만, 고트 등의 사람들입니다.

본인은 폴 데이비스의 타임머신(강주상 옮김)이라는 책과 짐 알칼릴리 가 쓴 “블랙홀, 웜홀, 타임머신 (이경아 옮김)”의 내용을 요약해 보았습니다.


D.시간여행 연구들

□1865년 영국의 수학자 찰스 도지슨(Charles Dodgson)
고차원의 기하학과 평행우주를 주제로 한“이상한 나라의 엘리스” 저술(필명 Lewis Carrol)

□1916년 슈바르츠쉴트

정확한 구형대칭과 진공의 가정아래에서 별 밖의 진공에서의 중력장을 설명하는 아인슈타인 방정식의 풀이를 발견하였다.

□1917년 아인슈타인
정지우주 가정아래에서 반중력을 일반상대론에 도입하는 자칭 인생최대의 실수를 범했다.

cf)시간과 공간이 평평함을 의미하는 영점에너지는 전혀 중력장이 없는 상태이다. 이 영점에너지보다 낮은 에너지가 음의 질량을 갖는 음의 에너지이며 이 물리 상태는 반중력화(척력장)의 상태이다. 음의 에너지는 반중력화 한다.

□1935년 아인슈타인-로젠 다리(웜홀)구조를 발견하였다. 우리우주블랙홀--아인슈타인-로젠다리--화이트홀 이 개념에서, 화이트홀은 상당히 불안정한 반사건의 지평선으로 둘러싸여 있어야하고, 곧 보통의 지평선으로 변화되어야하기에, 전체적으로 매우 불안정하다.

□1937년 반 슈토쿰

일반상대론에 근거를 두고 무한히 긴 원통이 빛의 속도에 가깝게 회전할 때 원통위의 관측자는 시작 때보다 더 먼저 출발지점에 도착할 수 있음을 증명했다.“공간에서 닫힌곡선은 시간에서도 닫힌곡선(시간루프)이 될 수 있다”--역주: 시간을 거꾸로 가게 하는 대신에 공간여행을 함으로써 과거에 이르는 것이 영화 타임머신의 기계와 다르다는 것을 주의해야 합니다.

□1947년경 프린스턴 고등연구소의 쿠르트 괴델(Kurt Go¨del)

우주전체가 회전한다는 가정아래에서 우주공간에서 과거로 돌아가는 공간궤도의 탐색이 가능하다는 수학이론을 입증하는 논문을 발표하였다. 아인슈타인의 일반상대성 이론 방정식에 있는 시간루프에 대한 풀이를 발견하였다.

□1948년 헨드리크 카시미르

양자진공의 한 효과로 음의 에너지를 만드는 방법을 논문으로 제시하였고 1958년 이후 실험실에서 여러 번 입증되었다.

□1960년 세케레스와 크루스칼
웜홀과 연관한 가상적인 제 2 우주(다른 우주)의 수학적 모델 제시하였다.

□1960년대 로저 펜로즈
블랙홀의 특이점(시간/공간/시공간의 끝머리)에 관한 우주검열(cosmic censorship)가정 논문발표. “알몸 특이점은 없다”.

□1963년 뉴질랜드 수학자 로이 커(Roy Kerr)
회전하는 블랙홀의 해 발견--블랙홀 밖 정지상태로 자전하는 시공간 성질만 설명(옥스퍼드 John Miller)

□1974년 프랭크 티플러
초고밀도의 원기둥 통을 빛의 속도의 절반으로 돌린다는 가정아래에서 시간여행이 가능할 수 있음을 입증하는 논문을 발표하였다.

□1970년대 중반 폴 데이비스와 풀링

움직이는 거울 효과를 연구
“1차원 모델에서 음 에너지가 있는 양자진공은 한 개의 반사표면이 빨리 움직일 때 그 반사표면을 통해 squeeze한 고출력 레이저의 양의 에너지와 함께 생겨 날 수 있다.” 3차원 공간의 적용여부는 모름.

□1974년 스티븐 호킹
블랙홀 주변에 음의 에너지가 존재한다는 추정을 함.

□1975년 윈루와 풀링과 폴 데이비스
단순화된 2차원 수학모델로 블랙홀 주변에 음의 에너지가 존재한다는 추정을 확인함.?

□1980년대 킵 손, 마이클 모리스(Michael Morris), 그리고 칼세이건
회전하는 블랙홀의 특이점을 횡단하는 방법으로 유연한 2차원 시공간개념을 도입하여 서로다른 두 지점 A, B를 연결하는 웜홀을 통과하는 방법으로서의 시간 여행의 가능성을 제시하는 논문을 발표하였다.

□1991년 리처드 고트Richard Gott)
고트는 우주끈을 주제로 한 연구에 대해, 우주끈이 회전해야한다는 것을 피할 한가지 방법을 제시하였고, 서로를 향해 평행으로 빠르게 움직이는, 무한할 필요가 없는 2개의 끈이 어떻게 회전하는 끈과 같은 효과가 있는지와 그러한 끈 주위에서 시간의 고리(closed timelike curves)가 어떻게 형성되는지를 증명하였습니다. 2개의 끈 주위에 형성된 닫힌 시간곡선은 언제든 블랙홀을 만들 수 있으며, 이러한 블랙홀은 사건의 지평선에 의해 감추어 진다고 하였습니다.

그러나 이것은 현실적으로 어렵습니다. 왜냐하면 끈들이 지날 때 평행하게 지나야 한다는 것과 끈이 갖는 전체질량중의 일부가 "허수"이어야만 한다는 것과 사건의 지평선이 블랙홀을 감추므로 우리가 켤코 그것을 발견할 수 없다는 문제(우주끈 존재에 대한 실험적 확증이 아직 없는이유가 됨)가 있습니다. 어쨌든 코트는 우주끈(cosmic string)을 이루는 특이 물질로 압력을 가정함으로서, 우주끈 내부의 음의 압력(장력)을 도입하고, 그로 인한 반중력화와 우주끈의 직선 부위에서의 질량에너지에 의한 중력을 상쇄시키되, 우주끈 부근의 공간을 굽힌다는 특성을 통하여 우주끈 주위에서 두 개의 평행선은 결국 만나게 되고, 두개의 평행한 우주끈이 거의빛의 속도로 서로 멀어지면 우주끈 주위에 루프를 만들어서 시간적으로 과거 여행이 가능한 영역이 생기리라는 것을 수학적으로 증명하였던 것입니다.

□1992년 스티븐 호킹
스티븐 호킹은 그의 논문에서“연대기 보전 가설”을 주장하였습니다.

“연대기 보전 가설” “The laws of physics do not allow the appearance of closed timelike curves.” “ 물리학의 법칙들은 닫힌시간고리들의 출현을 허용하지 않는다” 곧 비유컨데 자연은 과거로의 시간여행을 막을 수 있는 장치를 가지고 있어서, 역사가들이 연대기를 안전하게 보전 하도록 하는 자연현상이 일어난다는 것입니다. 여기서 주의할 것은그의 초록중 This shows that one cannot create closed timelike curves with finite lengths of cosmic string 입니다. 시간고리를 허용하는 시공간의 영역과 과거와 미래가 섞이지 않는 보통시공간 영역의 연결 영역의 공유영역을 연대기 한계라고 합니다.

우주끈(cosmic ring)은 호킹이 논문을 내기 1년전인 1911년 Richard Gott(리처드 고트)가 우주끈을 주제로 한 연구에대한 결과와 관련된 것 입니다. 호킹은 This shows that one cannot create closed timelike curves with finite lengths of cosmic string으로 고트의 주장에 대한 문제에 확증을 준 것 입니다.양자로 행동하는 입자가 갖고 있는 고유한 불확정성 때문에 보통시공간 영역의 끝머리인 연대으며, 그 외 반중력의 불안전성, 시간 여행에 필요할 정도의 음에너지의 기술적인 어려움, 양자장의 수학적으로 발생하는 반중력 상태에 대한 한계가 무엇인지에 대한 수학정리의 부재, 웜홀내의 특이물질과 보통물질과의 상호작용에 의한 시간여행의 어려움이 있습니다.

□다른 물리학자들

시간 고리를 갖고 있는 자전하는 중성자 별(시간여행에 필요한 속도로 거의 자전(1000분의 1초에 1회전)하는 중성자 별 이미발견)이나 사건의 지평선이 제거된 고리형 특이점만 가진(naked singularity)블랙홀주위를 돔으로써 가능하다는 것을 이론적으로 제시하였다. 그러나 이런 블랙홀을 만들 수 있는지의 여부와 기술은 별개의 문제다.

Black hole with naked singularity: 극소형의 경우 호킹복사를 이용, 초중량의 비구형의 경우 블랙홀 붕괴할 때 형성 가능성 증명.

□짐 알킬 릴리“블랙홀, 웜홀, 타임머신 (이경아 옮김)”

**현대과학은 시간이 흘러간다는 느낌(심리적 시간의 화살)이 어디에서 비롯되어 있는지-물리 법칙에 중요한 무엇인가가 빠져 있는지 아닌지 현재로선 알 수 없음-아직 설명할 수 없다.

**열역학 제2법칙은 객관적이고 보편적인(심리적 시간의 화살과 같은 방향을 갖는가?)열역학적 시간의 화살을 제공한다.

**양자측정화살(quantum measurement arrow)-양자계를 대상으로 탐색하면 양자의 응집력이 주위 환경 속으로 빠져나가고 그 과정 속에서 양자계의 엔트로피가 증가한다-이 있다.

**CP-LEAR 물질/반물질 화살(반물질이 물질로 전환될 가능성이 더 크다. 1998년 CERN 가속기 실험확증)이 소립자 수준의 시간의 화살을 제공한다.

**호킹은 그의 주장-우주의 최대 팽창상태가 최대의 엔트로피를 의미(즉 우주 수축단계는 팽창 단계의 시간적 반전을 뜻함)한다-이 틀림을 정직히 인정하였다. 곧, 우주는 대격돌 순간의 낮은 엔트로피 상태로 돌아갈 필요가 없으며 시간의 화살도 방향을 바꿀 필요가 없다는 사실을 알았습니다.

□폴 데이비스

그는 시간여행에 필요할 논리적 접근을 타임머신의 제작에 필요한 논리적 접근(collider-->imploder--->inflator--->differentiator)으로서 비교하면서 연구의 방향과 문제점을 제기하고자 하였다.

1. 정상적인 시공간 영역에서 킵 손의 유연한 2차원 시공간구조의 웜홀을 어떻게 만들 수 있는가? 정상적인 시공간에서의 특이점으로 웜홀을 만드는 것은 알몸뿐인 특이점이 된다. 우주검열(cosmic censorship)가정에 모순 된다. sol) 양자진공을 도입한다.

2. 플랑크 시간(10의 -43승 초)간 플랑크 길이(10의 -35승 미터)을 도입한 시공간 거품에서의 양자웜홀(가상웜홀)은 특이점의 난관을 막을 수 있는가? sol)있다. 위상수학적 변화가 모든 것이 불분명한 양자의 모호성(하이젠 베르그의 불확정성 원리 때문에 가상 웜홀은 항상 존재한다)에 파묻히기 때문이다.

3. 그럼 실제의 웜홀을 어떻게 만들 것인가?

⑴시공간 거품에 100억 주울의 에너지를 만들어야 한다.

sol)가능하다면 미국 브룩헤이번 국립 연구소의 중이온 입자 가속기로 만들어 내는 방식의 쿼크-글루온 플라즈마 에너지를 이용한다.

⑵플랑크 온도(10의 32승 도)에 도달하는데 필요한 압축을 어떻게 할 것인가?

sol)수소폭탄을 목표물 주위에 쌓아서 쿼크-글루온 플라즈마를 내파(내파된 밀도는 세제곱 미터당 10의 106승 Kg)시키기에 충분한 자기장(불안정함)을 얻을 수 있을지 모른다!.

⑶에너지가 물질로 변환되는 현상을 막기 위하여 안정한 자기장이 필요하지 않은가?

sol) 이론상으로 예측된 힉스 장을 이용하며 태양계크기만한 입자가속기를 만들어 사용한다!.

⑷ 웜홀의 크기 확장을 위해 반중력 성질이 있는 특이물질이 필요하지 않는가?

sol) 1차원 모델에서 음 에너지가 있는 양자진공은 한 개의 반사표면이 빨리 움직일 때 그 반사표면을 통해 squeeze한 1조 메가와트 고출력 레이저의 양의 에너지와 함께 생겨 날 수 있다. 거울회전기를 통해 마이너스 에너지 부분만 웜홀로 보낸다.

그러나 3차원 공간의 적용여부는 아직 모르지 않는가?

⑸ 이론물리학자인 매트 비서-매트 비서: 웜홀 분류(Lorentzian Wormhole 문>영구적,일시적 종> 우주간,우주내 아종>거시적,미시적 변종)-의 계산은 지름 1미터의 웜홀을 만들려면 목성의 질량에 해당하는 음의 에너지가 필요하다고 하였다. 이렇게 하는 것은 우주의 나이보다 훨씬 시간이 더 많이 걸리지 않는가?

⑹ 웜홀은 시간여행을 위하여 적당한 통과시간으로 열려있어야 하지 않는가? 특이물질에 대한 기술적 제약조건은 어떤가?

⑺ 웜홀의 입구와 출구 사이에 시간차를 확보하는 방법은?

sol)기술적인 불가능성은 둘째로 하고, 웜홀의 출입구 A, B 중 하나 A를 빛의 속도에 가깝게 가속기내에서 운동시킨다! 또는 기술적인 불가능성은 둘째로 하고, 하나 A를 중성자 별 부근으로 데리고 갔다가(이 경우 B의 시간은 A의 시간보다 미래이므로, A에서 B로 웜홀에 뛰어들면 과거로 가게되고 정상적인 공간으로 다시 A로 돌아오면 떠날 때 보다 먼저 도착할 수 있다.

 B에서 A의 반대방향으로 여행하면 미래로 뛰어 넘을 수 있다.) 다시 가져온다! 이러한 웜홀 타임머신 자체는 시간적으로 움직이지 않는 우주의 한 구조물로서 시간여행자 자신이 공간여행을 함으로써 웜홀 제작시기 이후의 과거범위에 이르게 된다는 특징이 있다.

⑻웜홀의 한 입구를 다시 가져올 때 발생하는 문제점들은(무한대의 에너지 복사 문제/사건의 지평선을 특이점 고리에 충돌하지 않고 안전하게 통과해야할 조건) 어떻게 할 것인가?

sol)웜홀의 입구를 서로에게 가까이 가져가는 대신, Tom Roman의 2개 또는 수많은 웜홀을 이용한 고리형 타임머신을 이용한다.


E.패러독스는?

시간 여행이 불가능하다는 수학적인 논리를 증명한 사람이 아무도 없기에 인과율의 고리를 보전하는 범위 내에서 시간여행의 연구는 계속되고 있는데, 정보신호를 시간적으로 거꾸로 보내는 것은 가능한가?

sol) 실험적으로 발견되지 않은 수학적인 가상적인 입자 타키온은 허수질량을 가지고 있기 때문에 보통물질과 상호작용을 하지 못함으로 정보교환은 불가능하다. 오히려 소립자들을 과거로 보내면 과거의 자신과 충돌하는 과정이 물리학 법칙에 어긋나지 않는다는 킵 손의 입증을 주의 깊게 볼 일이다.물리학적으로 과거로의 시간여행은 곧 미래가 이미 존재한다는 것을 뜻함이 알려져 있습니다. 그러면 미래로부터 온 시간 여행자들이 어디에 있는가?가능한 답변.

ⓐ과거로의 시간여행은 아직까지 발견되지 않은 물리학의 여러 법칙 때문에 금지되어 있기 때문이다.(호킹의 연대기 가설은 우주끈에 관련된 것임)

ⓑ블랙홀이나 웜홀처럼 이미 오래 전부터 우주 공간에 존재해 온 자연 발생적인 타임머신이 발견되지 않는 한 타임머신은 그것이 가동되는 순간까지만 과거로의 시간 여행을 허용한다. 는 것이 알려져 있습니다. 23세기에 타임머신이 제작되었다면 21세기인 현재로 올 수가 없습니다.(폴 데이비스)

ⓒ과거로의 시간여행이 가능하다 할지라도, 인과율에 의한 모순?no cholice paradox (무선택 역설)과 이보다 더 난해한 something-from-nothing paradox(무에서 나온 유의 역설)?을 피하는 다중세계해석에 따라 우리 우주는 미래의 방문객들이 찾아가는 우주들 중의 하나가 아닐 수 있다.(짐 알킬릴리)

ⓓ자연적 또는 인공적 타임머신에 의한 과거로의 시간여행이 가능하고 우리 우주가 미래의 방문객들이 찾아가는 우주들 중의 하나일지라도, 확률적으로 그들이 찾아갈 수 있는 과거로의 시간들이 우리시대보다 더 많이 존재한다.

ⓔ미래로부터의 시간 여행자들이 우리들 곁에 와 있을지라도, 그들을 발견할 가능성에 한계가 있다.

F. 초광속은 중요한가?

시간여행을 위하여 꼭 빛보다 빠르게 움직여야 하는 것이 유일한 방법이 아님은 이미 수학적으로 증명되었습니다.특수상대성이론은 보통물질이 갖는 속도의 최대값으로서 광속을 제시하고 있습니다. 양의 질량을 갖는 물질이든 정지질량이 영인 광자이든 음의 질량을 가진 물질이든 진공속에서 광속을 넘어설 수가 없는것입니다. 이 이론의 다른 의미는 진공에서 빛보다 느리게 움직이는 물질은 빛보다 빨라질 수 없으며, 빛 보다 빠른 물질이 있었다면 빛보다 느려지지 않는 다는 것을 뜻하는 것입니다.

실험적으로 발견되지 않은, 빛의 속력보다 빠른 수학적인 가상적인 입자 타키온은 허수 질량을 가지고 있기 때문에 양 또는 음의 질량을 갖는 물질과 상호작용을 하지 못함으로 정보교환이 불가능하며(그래서 관측이 불가능합니다), 에너지를 잃어버리면 속도가 빨라지며 자신의 에너지를 완전히 잃어버렸을 때 무한대의 속도로 움직이는 특징을 가져야합니다. 이것은 투명한 매질 속에서 입자가 거기서의 빛의 속도보다 빠르게 움직임으로써 푸르스름한 빛을 방출하는 "체렌코프 복사"(실험으로 입증됨)와는 다른 의미를 갖습니다. 어쨌든 타키온의 경우 시간이 거꾸로 흐른다는 것은 가능한 일이지만, 수학의 세계에서나 일어나는 사색과도 같은 것이므로 이것을 실험으로 보일 수 가 없는 것 같습니다. 특수상대성이론은 상대적 미래가 항상 존재한다는 것을 제시하였고 실험으로 입증되었습니다.

특히 과거로의 시간여행은 물리학적으로나 수학적으로 그 불가능성이 증명되지 않았기 때문에 이론 물리학자들이 연구를 하고 있습니다. 시간여행에 관한 이론들은 여러 가지로 수학적으로는 증명되어 있지만 자연이 그것을 받아드릴 런지와 인간의 기술이 그것을 수행할 수 있는지의 여부가 또 남아 있습니다.

그러므로 불가능하다는 용어보다 현대물리학의 답은 아직 모른다 내지는 어렵다로 바꾸는 것이 적절하다고 봅니다.

Reference.

1. Godel, K. "An Example of a New Type of Cosmological Solution of Einstein's Field Equations of Gravitation." Review of Modern Physics 21 (1949):447-450

2. Hawking, S, W. "The Chronology Protection Conjecture." Physical Review D46 (1992):603-611.

3. Morris, M. S., and Thorne, K. S. :Wormholes in Spacetime and Their Use for Interstellar Travel: A Tool for Teaching General Relativity." American Journal of Physics 56 (1988): 395-412.

4. Roman, T. A. "Inflating Lorentzian Wormholes." Physical Review D47 (1993):1370-1381.

5. Tipler, F. J. "Rotating Cylinders and the Possibility of Global Causality Violation." Physical Review D9 (1974):2203-2206

6. Visser, Matt. Lorentzian Wormholes: From Einstein to Hawking. Woodbury, N. Y.:AIP Press, 1955.

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이 글은 "수학문제 푸는 동네 카페의 지식카페게시판"에서 작성된 글입니다. >> 원문보기

 

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출처 : 바른말 바른사회

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