La antigravedad (también conocida como campo no gravitacional ) es un fenómeno hipotético de creación de un lugar u objeto que está libre de la fuerza de la gravedad . No se refiere ni a la falta de peso bajo la gravedad que se experimenta en caída libre u órbita , ni a equilibrar 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. Algunos ejemplos son la sustancia bloqueadora de la gravedad "Cavorite" en Los primeros hombres en la Luna de HG Wells y las máquinas Spindizzy en Ciudades en vuelo de James Blish .
El término "antigravedad" se utiliza a menudo para referirse a dispositivos que parecen invertir la gravedad aunque funcionan a través de otros medios, como los elevadores , que vuelan en el aire moviendo el aire con campos electromagnéticos . [1] [2]
La posibilidad de crear antigravedad depende de una comprensión y descripción completa de la gravedad y sus interacciones con otras teorías físicas, como la relatividad general y la mecánica cuántica ; hasta el año en curso, los físicos aún no han descubierto una teoría cuántica de la gravedad.
Durante el verano de 1666, Isaac Newton observó una manzana cayendo del árbol de su jardín, dándose cuenta así del principio de gravitación universal . [3] Albert Einstein en 1915 consideró la interacción física entre la materia y el espacio, donde la gravedad se produce como consecuencia de que la materia causa una deformación geométrica del espacio que de otro modo sería 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 , incluidas la teoría de supercuerdas , la gravedad cuántica de bucles , la teoría E8 y la teoría de seguridad asintótica, entre muchas otras.
En la ley de gravitación universal de Newton , 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 en circunstancias artificiales. [9] [10] [11]
En 1948, el empresario Roger Babson (fundador del Babson College ) formó la Gravity Research Foundation para estudiar formas de reducir los efectos de la gravedad. [12] Sus esfuerzos fueron inicialmente algo " extraños ", pero celebraron conferencias ocasionales que atrajeron a personas como Clarence Birdseye , conocido por sus productos de comida congelada, y el pionero de los helicópteros Igor Sikorsky . [ cita requerida ] Con el tiempo, la Fundación desvió su atención de tratar de controlar la gravedad, a simplemente comprenderla mejor. La Fundación casi desapareció después de la muerte de Babson en 1967. Sin embargo, continúa organizando un premio de ensayo, que ofrece premios de hasta $ 4,000. A partir de 2017, todavía es administrado desde Wellesley, Massachusetts , por George Rideout Jr., hijo del director original de la fundación. [13] Entre los ganadores se incluyen el astrofísico californiano George F. Smoot (1993), quien más tarde ganó el Premio Nobel de Física en 2006 , y Gerard 't Hooft (2015), quien anteriormente ganó el Premio Nobel de Física en 1999. [14]
La relatividad general se introdujo en la década de 1910, pero el desarrollo de la teoría se vio muy retrasado 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 los EE. UU. también realizó un esfuerzo de estudio a lo largo de la década de 1950 y hasta la de 1960. [15] El ex teniente coronel Ansel Talbert escribió dos series de artículos de periódico afirmando que la mayoría de las principales empresas de aviación habían comenzado la investigación de propulsión con 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 comunicados de prensa , no está claro cuánto peso se les debe dar a estas historias.
Se sabe que hubo serios esfuerzos en marcha en la Glenn L. Martin Company , que formó el Research Institute for Advanced Study. [16] [17] Los principales periódicos anunciaron el contrato que se había celebrado 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 Institute for Field Physics, 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 cancelado por la Enmienda Mansfield de 1973, que restringió el gasto del Departamento de Defensa únicamente a 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 a cambio.
Según 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, lo que causa la gravedad, que en realidad es una propiedad del espacio deformado más que 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 gravitatorio repulsivo. En particular, Sir Hermann Bondi propuso en 1957 que la masa gravitatoria 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 sin singularidades para las ecuaciones de relatividad. [18] En julio de 1988, Robert L. Forward presentó un artículo en la 24.ª Conferencia Conjunta de Propulsión AIAA/ASME/SAE/ASEE en el que proponía un sistema de propulsión de masa gravitatoria negativa de Bondi. [19]
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 la dirección opuesta a la de la fuerza. La masa normal, por otro lado, caerá lejos de la materia negativa. Observó que dos masas idénticas, una positiva y otra negativa, colocadas cerca una de la otra se acelerarán por sí mismas en la dirección de la línea entre ellas, con la masa negativa persiguiendo a la masa positiva. [18] Nótese que debido a que la masa negativa adquiere energía cinética negativa , la energía total de las masas aceleradas 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. [19]
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 ostensiblemente 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.
Según la relatividad general, cualquier forma de energía se acopla con el espacio-tiempo para crear las geometrías que causan la gravedad. Una pregunta que se ha mantenido durante mucho tiempo ha sido si estas mismas ecuaciones se aplican 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 (véase interacción gravitacional de la antimateria ).
Durante gran parte del último cuarto del siglo XX, la comunidad de físicos se dedicó a intentar elaborar una teoría de campo unificada , una teoría física única que explique 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 ha seguido siendo "el problema" en todos los intentos. Sin embargo, esto no ha impedido que se realicen numerosos intentos de este tipo.
En general, estos intentos trataron de "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, lo que llevó 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 acoplaba varios "cabos sueltos" en la teoría cuántica de campos, de manera organizada. Como efecto secundario, ambas teorías también requerían que la antimateria se viera afectada por esta quinta fuerza de una manera similar a la antigravedad, dictando repulsión hacia afuera de la masa. Se llevaron a cabo varios experimentos en la década de 1990 para medir este efecto, pero ninguno arrojó resultados positivos. [20]
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 "evento secundario interesante" y no fue concluyente. [21]
A finales del siglo XX, la NASA financió el Breakthrough Propulsion Physics Program (BPP) desde 1996 hasta 2002. Este programa estudió una serie de diseños "extraños" 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 "propulsión diametral". El trabajo del programa BPP continúa en la Fundación Tau Zero , independiente y no afiliada a la NASA . [22]
Se han hecho varios intentos de construir dispositivos antigravedad y hay pocos informes de efectos similares a los de la antigravedad en la literatura científica. Ninguno de los ejemplos que siguen se acepta como ejemplo reproducible de antigravedad.
Los giroscopios producen una fuerza cuando se giran que funciona "fuera de plano" y puede parecer que se elevan contra la gravedad. Aunque se sabe que esta fuerza es ilusoria, incluso según los modelos newtonianos, ha generado numerosas afirmaciones sobre dispositivos antigravedad y una gran cantidad 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 conspirativas .
Otro ejemplo de "dispositivo rotatorio" 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 de elementos con un espín nuclear total de medio entero. 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 . [23] [24] [25] No se conoce ninguna prueba independiente o demostración pública de estos dispositivos.
En 1989, se informó que un peso disminuye a lo largo del eje de un giroscopio que gira hacia la derecha. [26] Una prueba de esta afirmación un año después arrojó resultados nulos. [27] Se hizo una recomendación para realizar más pruebas en una conferencia de AIP de 1999. [28]
En 1921, cuando todavía 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 constantes dieléctricas altas (esencialmente condensadores grandes ); llamó a este dispositivo un "gravitador". Brown afirmó a los observadores y a los medios de comunicación que sus experimentos estaban mostrando 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 las compañías aeronáuticas y al ejército. Acuñó los nombres de efecto Biefeld-Brown y electrogravedad 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 electrogravedad es un tema popular en la ufología , la antigravedad, la 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 usa para impulsar ovnis y el bombardero B-2 . [29] También hay investigaciones y videos en Internet que supuestamente muestran dispositivos de condensadores de estilo elevador 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. [29] [30]
Estudios de seguimiento sobre el trabajo de Brown y otras afirmaciones han sido realizados por RL Talley en un estudio de la Fuerza Aérea de los EE. UU. en 1990, el científico de la NASA Jonathan Campbell en un experimento de 2003, [29] y Martin Tajmar en un artículo de 2004. [31] Han descubierto que no se podía observar empuje en el vacío y que los dispositivos elevadores de iones de Brown y otros producen empuje a lo largo de su eje independientemente de la dirección de la gravedad, en consonancia con los efectos electrohidrodinámicos.
En 1992, el investigador ruso Eugene Podkletnov afirmó haber descubierto, mientras experimentaba con superconductores , que un superconductor que rota rápidamente reduce el efecto gravitacional. [32] Muchos estudios han intentado reproducir el experimento de Podkletnov, siempre con resultados negativos. [33] [34] [35] [36]
Douglas Torr, de la Universidad de Alabama en Huntsville, propuso cómo un campo magnético dependiente del tiempo podría causar que los espines de los iones de la red en un superconductor generen campos gravitomagnéticos y gravitoeléctricos detectables en una serie de artículos publicados entre 1991 y 1993. [37] [38] [39] En 1999, una señorita Li apareció en Popular Mechanics , afirmando haber construido un prototipo funcional para generar lo que describió como "gravedad AC". No se ha ofrecido ninguna otra evidencia de este prototipo. [40] [41]
Douglas Torr y Timir Datta participaron en el desarrollo de un "generador de gravedad" en la Universidad de Carolina del Sur . [42] Según un documento filtrado de la Oficina de Transferencia de Tecnología de la Universidad de Carolina del Sur y confirmado al periodista de Wired Charles Platt en 1998, el dispositivo crearía un "rayo de fuerza" en cualquier dirección deseada y que la universidad planeaba patentar y licenciar este dispositivo. Nunca se hizo pública ninguna otra información sobre este proyecto de investigación de la universidad ni sobre el dispositivo "Generador de Gravedad". [43]
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 anteriores han sido infructuosos hasta ahora. La fundación ha ofrecido una recompensa de un millón de euros por un experimento antigravedad reproducible. [44]
La existencia de la antigravedad es un tema común en la fantasía y la ciencia ficción .
Apergy es una forma ficticia de energía antigravitacional descrita por primera vez por Percy Greg en su novela de espadas y planetas de 1880 Across the Zodiac . [45]
John Jacob Astor IV lo utilizó en su novela de ciencia ficción de 1894 Un viaje a otros mundos . [46] Jack London lo describe como "la existencia hipotética de una fuerza, la inversa de la gravitación, que Astor ha llamado 'apergia'", en su cuento titulado "Mil muertes", publicado por primera vez en The Black Cat en 1899. [47]
Apergy también se puede encontrar en un artículo de 1896, "Algunas verdades sobre Keely", [48] donde Clara Jessup Bloomfield-Moore lo utilizó para describir la fuerza latente que John Keely aprovechó, empleando frecuencia para liberar la fuerza latente que se encontraba dentro de toda la materia atómica . [49]
En un artículo aparentemente no ficticio publicado en 1897 en The San Francisco Call titulado "El secreto del vuelo aéreo revelado", [50] el corresponsal científico Frank M. Close, D.Sc., visita a un hindú anónimo que se hace pasar por viticultor en algún lugar de la costa del Pacífico y que afirma haber inventado un hidroavión que utiliza 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 al mezclar 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.
El cuento de SP Meek "Luz fría", que apareció en marzo de 1930 en Astounding Stories of Super-Science , [51] menciona la apergia como la fuerza opuesta a la gravedad.
En el cuento de Chris Roberson "Annus Mirabilis" del segundo volumen de Tales of the Shadowmen de 2006 , el Doctor Omega y Albert Einstein investigan la apergia. La apergia también se menciona en el cómic de Warren Ellis Aetheric Mechanics , como generada por la tecnología de cavorita de Los primeros hombres en la Luna .
La novela de HG Wells de 1901 Los primeros hombres en la Luna trata de los viajes espaciales basándose en las propiedades de bloqueo de la gravedad de la " cavorita ".
El relato Armagedón 2419 d. C. de Philip Francis Nowlan , de 1928 , describe el "inertrón", una sustancia que cae hacia arriba. La historia fue la base de la tira cómica de Buck Rogers y sus adaptaciones.
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