miniatura| Reprezentare artistică a unui vehicul fictiv antigravitațional Antigravitația (cunoscută și sub denumirea de câmp antigravitațional) este un fenomen ipotetic care presupune crearea unui spațiu sau obiect complet eliberat de influența gravitației. Acest concept nu se referă nici la lipsa greutății resimțite în cădere liberă sau pe orbită, nici la echilibrarea gravitației printr-o altă forță, precum electromagnetismul sau portanța aerodinamică. Antigravitația este un subiect fascinant și recurent în literatura științifico-fantastică, exemple notabile fiind substanța „Cavorite” din Primii oameni în Lună de H.G. Wells și mașinile Spindizzy din Orașe în zbor de James Blish.
Deși conceptul rămâne pur ipotetic, antigravitația a fost studiată sporadic în domenii precum fizica teoretică și ingineria avansată. Totuși, nu există dovezi experimentale care să confirme posibilitatea creării unui câmp antigravitațional real.
Termenul „antigravitație” este adesea folosit pentru a descrie dispozitive care par să inverseze gravitația, deși funcționează prin alte mecanisme. De exemplu, lifturile electromagnetice sau alte tehnologii inovatoare se deplasează prin aer manipulând curenții de aer cu ajutorul câmpurilor electromagnetice, creând iluzia unui efect antigravitațional. Aceste idei alimentează imaginația și continuă să inspire cercetări și invenții, chiar dacă rămân în mare parte speculative.
Încercări istorice de înțelegere a gravitației Posibilitatea de a crea antigravitație depinde de o înțelegere completă și de o descriere precisă a gravitației, precum și de modul în care aceasta interacționează cu alte teorii fundamentale ale fizicii, cum ar fi relativitatea generală și mecanica cuantică. În ciuda progresului semnificativ, o teorie cuantică unificată a gravitației, care să integreze aceste două cadre conceptuale, nu a fost încă descoperită.
În vara anului 1666, Isaac Newton a observat un măr căzând dintr-un pom, ceea ce l-a condus la formularea legii gravitației universale. Aceasta a unificat descrierea mișcării obiectelor terestre și cerești sub un singur set de principii matematice, marcând un moment esențial în istoria fizicii. În 1915, Albert Einstein a transformat fundamental înțelegerea gravitației prin teoria relativității generale, care descrie gravitația ca o deformare a geometriei spațiu-timpului provocată de distribuția materiei și energiei.Charles W. Misner, Kip S. Thorne, John Archibald Wheeler Gravitation, p. 1231, Princeton University Press, 24 October 2017 , , Retrieved 2019-06-16 Această teorie a oferit explicații pentru fenomene precum curbura luminii în apropierea obiectelor masive (lentile gravitaționale) și dilatarea timpului în câmpuri gravitaționale intense.
În eforturile sale de a unifica relativitatea generală cu electromagnetismul, Einstein, atât independent, cât și în colaborare cu , s-a inspirat din ideile lui Theodor Kaluza. https://archive.org/details/sitzungsberichte1921preussi Kaluza propusese o dimensiune suplimentară pentru a integra gravitația și electromagnetismul într-un cadru matematic comun. De asemenea, lucrările lui James Clerk Maxwell au fost un punct de referință important pentru abordarea unificării acestor forțe fundamentale. Deși aceste încercări nu au condus la o teorie completă, ele au influențat profund dezvoltarea fizicii moderne, în special în contextul teoriei câmpurilor cuantice și al abordărilor ulterioare pentru unificarea forțelor fundamentale.
În fizica teoretică contemporană, existența gravitonului – o particulă ipotetică asociată gravitației cuantice – este un subiect de interes major. Gravitonul ar reprezenta mediatorul interacțiunii gravitaționale în analogie cu fotonul, care mediază forța electromagnetică. Mai multe teorii încearcă să descrie gravitația cuantică, incluzând teoria coardelor, gravitația cuantică în buclă, teoria E8 și teoria siguranței asimptotice. Aceste cadre explorează natura gravitației la scară Planck, unde efectele cuantice devin predominante și relativitatea generală nu mai este suficientă pentru a descrie realitatea.
Deși progresele teoretice sunt remarcabile, gravitația rămâne cea mai enigmatică dintre interacțiunile fundamentale. Rezolvarea misterelor sale ar putea revoluționa fizica fundamentală și ar putea deschide calea către tehnologii inovatoare, cum ar fi controlul gravitației sau antigravitația, transformând radical înțelegerea noastră asupra universului.
Soluții ipotetice În legea gravitației universale a lui Newton, gravitația era o forță externă transmisă prin mijloace necunoscute. În secolul XX, modelul lui Newton a fost înlocuit de relativitatea generală, în care gravitația nu mai este considerată o forță, ci rezultatul curburii spațiu-timpului, cauzată de prezența materiei și energiei. Conform relativității generale, antigravitația este imposibilă în condițiile normale, cu excepția unor circumstanțe speciale, care ar presupune configurații neobișnuite de materie sau energie.Peskin, M and Schroeder, D.; An Introduction to Quantum Field Theory (Westview Press, 1995)
Scuturi gravitaționale dreapta|miniatura| Un monument la Babson College dedicat lui Roger Babson pentru cercetările în domeniul antigravitației și al izolatoarelor pentru gravitație parțială În 1948, omul de afaceri Roger Babson (fondatorul Colegiului Babson) a înființat Fundația pentru Cercetarea Gravitației, având ca scop explorarea unor modalități de a reduce efectele gravitației. Deși la început eforturile lor au fost percepute ca fiind oarecum „neconvenționale”, au organizat conferințe ocazionale, la care au participat personalități precum Clarence Birdseye, cunoscut pentru produsele sale din alimente congelate, și pionierul elicopterelor Igor Sikorsky. În timp, Fundația și-a schimbat obiectivul, renunțând la încercările de a controla gravitația și concentrându-se pe înțelegerea mai profundă a acestui fenomen fundamental. După moartea lui Babson, în 1967, Fundația a fost pe cale să dispară, dar a continuat să acorde premii pentru eseuri, cu premii de până la 4.000 de dolari. Începând cu anul 2017, Fundația este administrată din Wellesley, Massachusetts, de George Rideout Jr., fiul directorului inițial.List of winners Printre câștigătorii premiilor se numără astrofizicianul californian George F. Smoot (1993), care a câștigat ulterior Premiul Nobel pentru Fizică în 2006, și Gerardus 't Hooft (2015), care a primit anterior Premiul Nobel pentru Fizică în 1999.
Cercetări privind relativitatea generală în anii 1950 Relativitatea generală a fost formulată în anii 1910, dar dezvoltarea teoriei a fost semnificativ încetinită din cauza lipsei unor unelte matematice adecvate. În acea perioadă, se considera că antigravitația ar fi imposibilă în cadrul relativității generale.
Se susține că Forțele Aeriene ale Statelor Unite au desfășurat un efort de cercetare pe parcursul anilor 1950 și până în anii 1960, în contextul intensificării avansului tehnologic post-Al Doilea Război Mondial și a competiției din perioada Războiului Rece.Goldberg, J. M. (1992). US air force support of general relativity: 1956–1972. In, J. Eisenstaedt & A. J. Kox (Ed.), Studies in the History of General Relativity, Volume 3 Boston, Massachusetts: Center for Einstein Studies. Fostul locotenent-colonel Ansel Talbert a publicat două serii de articole în ziare, afirmând că majoritatea companiilor aviatice importante au început cercetările privind controlul gravitației încă din anii 1950. Totuși, există puține surse externe care să confirme aceste informații, iar având în vedere că aceleași evenimente au avut loc într-o perioadă marcată de politica comunicatelor de presă, nu este clar în ce măsură aceste povești trebuie considerate ca fiind veridice.
Este bine documentat faptul că au existat eforturi serioase la compania Glenn L. Martin, care a înființat Institutul de Cercetări pentru Studiu Avansat. Marile publicații au anunțat contractul semnat între fizicianul teoretician Burkhard Heim și compania Glenn L. Martin. Un alt efort semnificativ din sectorul privat pentru a înțelege gravitația a fost crearea Institutului de Fizică a Câmpurilor de la Universitatea din Carolina de Nord din Chapel Hill în 1956, de către Agnew H. Bahnson, membru al Fundației pentru Cercetarea Gravitației.
Sprijinul militar pentru proiectele de antigravitație a fost sistat prin actul legislativ Amendamentul Mansfield din 1973, care a limitat cheltuielile Departamentului Apărării doar la cercetările științifice cu aplicații militare explicite. Amendamentul Mansfield a fost adoptat pentru a pune capăt proiectelor de lungă durată care nu aveau rezultate concrete și care nu prezentau aplicații directe în domeniul apărării naționale, marcând astfel o schimbare semnificativă în politica guvernamentală de alocare a resurselor pentru cercetare științifică.
Conform relativității generale, gravitația este rezultatul urmat al geometriei spațiale (modificarea formei normale a spațiului), cauzată de distribuția locală a masei și energiei. Teoria susține că gravitația nu reprezintă o forță în sensul clasic, ci o proprietate a spațiului-timpului, care este deformat de prezența obiectelor masive. Deși ecuațiile relativității generale nu permit, în mod obisnuit, apariția unei „geometrii negative”, este posibilă generarea unei astfel de geometrii prin utilizarea conceptului de „masă negativă”. În acest context, ecuațiile relativității nu resping în mod fundamental existența unei mase negative.
Atât relativitatea generală, cât și gravitația newtoniană sugerează că masa negativă ar crea un câmp gravitațional de tip repulsiv, opus câmpului gravitațional atrăgător caracteristic masei pozitive. În mod special, Sir Hermann Bondi a propus, în 1957, că masa gravitațională negativă, combinată cu masa inerțială negativă, ar respecta principiul echivalenței puternice al teoriei relativității generale și legile conservării impulsului liniar și energiei din mecanica clasică. Demonstrarea acestei idei a dus la soluții ale ecuațiilor relativității care nu prezentau singularități. În iulie 1988, Robert L. Forward a prezentat un articol la Conferința Comună de Propulsie AIAA/ASME/SAE/ASEE, propunând un sistem de propulsie bazat pe masa gravitațională negativă, în conformitate cu ideile formulate de Bondi.; see also commentary
Bondi a subliniat că o masă negativă va cădea către materia „normală” (și nu departe de aceasta), deoarece, deși forța gravitațională este repulsivă, masa negativă (conform legii lui Newton, F=ma) va accelera în direcția opusă forței. Masa normală, în schimb, se va îndepărta de materia negativă. El a observat că două mase identice, una pozitivă și una negativă, plasate aproape una de alta, se vor accelera reciproc în direcția liniei dintre ele, cu masa negativă urmărind masa pozitivă. De asemenea, este important de menționat că, având în vedere că masa negativă dobândește energie cinetică negativă, energia totală a maselor aflate în accelerare rămâne nulă. Forward a subliniat că acest efect de auto-accelerație este datorat masei inerțiale negative și poate fi observat chiar și fără forțele gravitaționale dintre particule.
Modelul standard al fizicii particulelor, care descrie toate formele cunoscute de materie, nu include masa negativă. Deși materia întunecată cosmologică ar putea consta din particule aflate dincolo de Modelul Standard, a căror natură rămâne necunoscută, masa acestora este, în general, cunoscută – fiind postulate pe baza efectelor lor gravitaționale asupra obiectelor din jur, ceea ce sugerează că masa lor este pozitivă. Pe de altă parte, energia întunecată cosmologică este un subiect mai complex, deoarece, conform relativității generale, atât densitatea sa de energie, cât și presiunea sa negativă contribuie la efectul său gravitațional.
Forță unică