反重力

反重力（非重力場とも呼ばれる）は、重力の影響を受けない場所や物体を作り出す仮説上の現象である。自由落下や軌道上で重力の影響がなくなることや、重力と電磁力や空気力学的な揚力などの他の力とのバランスを取ることを指すのではない。反重力は、SF で頻繁に登場する概念である。例としては、 HG ウェルズの『月世界最初の人類』に登場する重力を阻止する物質「カボライト」や、ジェームズ・ブリッシュの『飛行都市』に登場するスピンディジーマシンなどがある。

「反重力」は、電磁場を使って空気を動かすことで空中を飛ぶリフターなど、他の手段で動作しているにもかかわらず、重力を逆転させるように見える装置を指すことが多い。^{[1] [2]}

反重力を作り出す可能性は、重力と、一般相対性理論や量子力学などの他の物理理論との相互作用についての完全な理解と説明に依存しますが、重力の量子理論はまだ見つかっていません。

1666 年の夏、アイザック・ニュートンは自宅の庭の木からリンゴが落ちるのを観察し、万有引力の原理を実感しました。^[3] アルバート・アインシュタインは1915 年に物質と空間の物理的相互作用について考察し、物質が本来平坦な時空に幾何学的変形を引き起こす結果として重力が発生するとしました。^{[4] [5] [6]}アインシュタインは単独で、またはヴァルター・マイヤーと共同で、テオドール・カルツァ^[7]とジェームズ・クラーク・マクスウェルの研究を利用して重力と量子場の理論を結び付け、重力理論と電磁気学を統一しようとしました。^[8]

理論量子物理学者は、量子重力粒子である重力子の存在を仮定しています。量子重力については、超弦理論、ループ量子重力、E8理論、漸近安全理論など、さまざまな理論的説明が考案されています。

ニュートンの万有引力の法則では、重力は未知の手段によって伝達される外力でした。20世紀には、ニュートンのモデルは一般相対性理論に置き換えられ、重力は力ではなく時空の幾何学の結果です。一般相対性理論では、不自然な状況を除いて反重力は不可能です。^{[9] [10] [11]}

1948年、実業家のロジャー・バブソン（バブソン大学の創設者）は、重力の影響を軽減する方法を研究するために重力研究財団を設立した。 ^[12]当初、彼らの取り組みはやや「偏屈」だったが、時折会議を開き、冷凍食品で知られるクラレンス・バーズアイやヘリコプターの先駆者であるイゴール・シコルスキーなどが集まった。^[要出典]時が経つにつれ、財団は重力の制御から、単に重力をよりよく理解することへと関心を向けるようになった。財団は1967年にバブソンが死去した後、ほぼ消滅した。しかし、最高4,000ドルの賞金を提供するエッセイ賞を引き続き運営している。2017年現在、財団の初代理事長の息子であるジョージ・ライドアウト・ジュニアによって、マサチューセッツ州ウェルズリーで運営されている。^{[13]受賞者には、後に2006年の}ノーベル物理学賞を受賞したカリフォルニアの天体物理学者ジョージ・F・スムート（1993年）や、 1999年のノーベル物理学賞を受賞したジェラルド・トホーフト（2015年）などがいます。^[14]

一般相対性理論は 1910 年代に導入されましたが、適切な数学的ツールがなかったため、理論の発展は大幅に遅れました。^{[説明が必要]}一般相対性理論では反重力は禁止されているように見えました。

アメリカ空軍も1950年代から1960年代にかけて研究活動を行っていたと主張されている。 ^[15]元中佐のアンセル・タルバートは、大手航空会社のほとんどが1950年代に重力制御推進の研究を開始したと主張する2つの新聞記事を書いた。しかし、これらの話は外部から確認されることはほとんどなく、プレスリリースによる政策の真っ只中に起こったことなので、これらの話にどの程度の重みを与えるべきかは明らかではない。

グレン・L・マーティン社が高等研究所を設立し、真剣な取り組みが進められていたことは知られている。 ^{[16] [17]理論物理学者の}ブルクハルト・ハイムとグレン・L・マーティン社の間で結ばれた契約は、主要新聞によって報じられた。民間部門における重力の理解を深めるためのもう一つの取り組みは、1956年に重力研究財団の理事アグニュー・H・バーンソンによってノースカロライナ大学チャペルヒル校に場物理学研究所が設立されたことである。

反重力プロジェクトに対する軍事支援は、1973 年のマンスフィールド修正条項によって終了しました。この修正条項は、国防総省の支出を、明確な軍事的応用を伴う科学研究分野のみに制限しました。マンスフィールド修正条項は、努力の成果がほとんどない長期プロジェクトを終わらせるために制定されました。

一般相対性理論では、重力は、局所的な質量エネルギーによって引き起こされる空間幾何学 (空間の通常の形状の変化) の結果です。この理論では、重力は、質量のある物体によって変形された空間の形状の変化によって引き起こされると考えられています。重力は、実際には真の力ではなく、変形された空間の特性です。方程式は通常、「負の幾何学」を生成することはできませんが、「負の質量」を使用することで生成できます。同じ方程式は、それ自体では負の質量の存在を否定しません。

一般相対性理論とニュートン重力理論はどちらも、負の質量が反発重力場を生み出すと予測しているようだ。特に、ヘルマン・ボンディ卿は1957年に、負の重力質量と負の慣性質量を組み合わせると、一般相対性理論の強い等価原理とニュートンの線形運動量およびエネルギー保存の法則に従うと提案した。ボンディの証明は、相対性方程式の特異点のない解をもたらした。 ^[18] 1988年7月、ロバート・L・フォワードは、 AIAA/ASME/SAE/ASEE第24回合同推進会議で、ボンディ負重力質量推進システムを提案した論文を発表した。^[19]

ボンディは、負の質量は「通常の」物質に向かって落ちる（離れるのではなく）と指摘した。重力は反発力であるが、負の質量は（ニュートンの法則、F=ma によれば）力の方向と反対に加速することで反応するからである。一方、通常の質量は負の質量から離れて落ちる。彼は、正と負の 2 つの同一質量を互いに近づけると、それらの間の線の方向に自己加速し、負の質量が正の質量を追いかけると指摘した。^{[18]負の質量は負の}運動エネルギーを得るため、加速する質量の合計エネルギーはゼロのままであることに注意する。フォワードは、自己加速効果は負の慣性質量によるものであり、粒子間の重力がなくても誘発される可能性があると指摘した。^[19]

現在知られているすべての物質形態を説明する素粒子物理学の標準モデルには、負の質量は含まれません。宇宙の暗黒物質は標準モデルの範囲外にある性質が不明な粒子で構成されている可能性がありますが、その質量は表面上はわかっています。周囲の物体に対する重力の影響から仮定されたため、質量が正であることを意味します。一方、提案されている宇宙の暗黒エネルギーはより複雑です。一般相対性理論によれば、そのエネルギー密度と負の圧力の両方の影響が重力の影響に寄与しているからです。

一般相対性理論では、あらゆる形態のエネルギーが時空と結合して重力を引き起こす形状を作り出す。長年の疑問は、これらの同じ方程式が反物質に適用されるかどうかだった。この問題は、1960年にCPT対称性が開発されたことで解決されたと考えられた。CPT対称性は、反物質が「通常の」物質と同じ物理法則に従い、したがって正のエネルギー含有量を持ち、通常の物質と同様に重力を引き起こす（および重力に反応する）ことを証明した（反物質の重力相互作用を参照）。

20 世紀最後の四半世紀の大部分において、物理学界は統一場理論、つまり重力、電磁気、強い核力と弱い核力という 4 つの基本的な力を説明する単一の物理理論を生み出す試みに取り組んでいました。科学者は3 つの量子力の統一において進歩を遂げてきましたが、重力はどの試みにおいても「問題」のままでした。しかし、このことがそのような試みが何度も行われるのを阻止したわけではありません。

一般的に、これらの試みは、光子（電磁気）が電磁気を運ぶのと同じように重力を運ぶ粒子、重力子を仮定することで「重力を量子化」しようとした。しかし、この方向の単純な試みはすべて失敗し、これらの問題を説明するより複雑な例につながった。これらのうちの2つ、超対称性と相対性理論に関連する超重力は、どちらも重力光子によって運ばれる非常に弱い「第5の力」の存在を必要とし、量子場理論のいくつかの「未解決の問題」を組織的に結合した。副作用として、両方の理論は、反物質が反重力に似た方法でこの第5の力の影響を受け、質量から反発することをほぼ必要とした。1990年代にこの効果を測定するためにいくつかの実験が行われたが、肯定的な結果は得られなかった。^[20]

2013年、CERNは反水素内のエネルギーレベルを研究するために設計された実験で反重力効果を探しました。反重力の測定は単なる「興味深いサイドショー」であり、決定的なものではありませんでした。^[21]

20世紀末、NASAは1996年から2002年まで、ブレークスルー推進物理学プログラム（BPP）に資金を提供した。このプログラムでは、通常の大学や商業チャネルから資金提供を受けていない、宇宙推進のための「突飛な」設計を数多く研究した。反重力のような概念は、「ダイアメトリック・ドライブ」という名前で研究された。BPPプログラムの研究は、NASAとは関係のない独立したタウ・ゼロ財団によって継続されている。^[22]

反重力装置を作ろうとする試みは数多く行われており、科学文献には反重力のような効果に関する報告も少数ある。以下に挙げる例はいずれも、反重力の再現可能な例として認められていない。

ジャイロスコープは、ねじれると「平面外」で作用する力を生み出し、重力に逆らって浮いているように見えることがあります。この力はニュートンのモデルでも錯覚であることがよく知られていますが、それでも反重力装置や特許取得済み装置に関する数多くの主張を生み出してきました。これらの装置はいずれも制御された条件下で動作することが実証されたことがなく、その結果、 陰謀説の対象になることがよくありました。

もう一つの「回転装置」の例は、1968年から1974年の間にヘンリー・ウォレスに与えられた一連の特許に示されている。彼の装置は、主に核スピンが半整数の元素でできた素材の真鍮製の高速回転ディスクで構成されている。彼は、そのような素材のディスクを高速回転させると、核スピンが整列し、その結果、バーネット効果によって生成される磁場に似た「重力磁気」場が生成されると主張した。^{[23] [24] [25]}これらの装置の独立したテストや公開デモンストレーションは知られていない。

1989年、右回転ジャイロスコープの軸に沿って重量が減少することが報告されました。^[26] 1年後のこの主張のテストでは、結果はゼロでした。^[27] 1999年のAIP会議で、さらなるテストを実施することが推奨されました。^[28]

1921年、高校生だったトーマス・タウンゼント・ブラウンは、高電圧クーリッジ管が天秤の上での向きによって質量が変わるように見えることを発見した。1920年代を通してブラウンはこれを開発し、高電圧と高誘電率の材料（本質的には大型コンデンサ）を組み合わせた装置を作り上げた。彼はそのような装置を「重力装置」と呼んだ。ブラウンは、自分の実験が反重力効果を示していると観察者やメディアに主張した。ブラウンはその後も研究を続け、航空機会社や軍に自分のアイデアを売り込もうとして、その後数年間に一連の高電圧装置を製作した。彼は自分の装置に関連してビーフェルト・ブラウン効果や電気重力学という名前を作った。ブラウンは真空中で非対称コンデンサ装置をテストし、それが空気中の高電圧イオン流によって生成されるより現実的な電気流体力学効果ではないことを示したとされている。

電気重力学は、 UFO研究、反重力、フリーエネルギーの分野で人気の高いトピックであり、政府の陰謀論者や関連ウェブサイト、書籍や出版物では、この技術は1960年代初頭に極秘扱いとなり、UFOやB-2爆撃機の動力源として使用されていると主張している。^[29]また、インターネット上には、リフター型のコンデンサー装置が真空中で動作し、そのため空気中で発生するイオンドリフトやイオン風から推進力を受けないことを示す研究やビデオもある。 ^{[29] [30]}

ブラウンの研究と他の主張に関する追跡調査は、1990年の米国空軍の研究でRLタリー、2003年のNASA科学者ジョナサン・キャンベルによる実験で^[29] 、2004年の論文でマーティン・タジマールによって行われました。 ^[31]彼らは、真空中では推力が観測されず、ブラウンや他のイオンリフター装置は重力の方向に関係なく軸に沿って推力を生み出し、これは電気流体力学的効果と一致していることを発見しました。

1992年、ロシアの研究者ユージン・ポドクレトノフは、超伝導体の実験中に、高速で回転する超伝導体が重力の影響を減らすことを発見したと主張した。 ^[32]多くの研究がポドクレトノフの実験を再現しようとしたが、常に否定的な結果に終わった。^{[33] [34] [35] [36]}

アラバマ大学ハンツビル校のダグラス・トールは、1991年から1993年にかけて発表された一連の論文の中で、時間依存磁場が超伝導体の格子イオンのスピンに検出可能な重力磁場と重力電場を発生させる仕組みを提案した。 ^{[37] [38] [39]} 1999年、リーさんはポピュラーメカニクス誌に登場し、彼女が「交流重力」と呼ぶものを発生させる実用的なプロトタイプを作成したと主張した。このプロトタイプのさらなる証拠は提示されていない。^{[40] [41]}

ダグラス・トールとティミール・ダッタはサウスカロライナ大学で「重力発生装置」の開発に携わっていた。^[42]サウスカロライナ大学の技術移転局から流出した文書によると、 1998年にワイアードの記者チャールズ・プラットが確認したところによると、この装置は任意の方向に「力ビーム」を作り出すもので、大学はこの装置の特許とライセンスを取得する予定だった。この大学の研究プロジェクトや「重力発生装置」装置に関する詳細情報は公表されなかった。^[43]

ゲーデ科学財団の重力研究所は、「反重力」効果を主張するさまざまな実験の多くを再現しようと試みてきた。このグループが過去の実験を再現して反重力効果を観察しようとする試みは、これまでのところすべて失敗している。財団は再現可能な反重力実験に100万ユーロの報奨金を提供している。^[44]

反重力の存在はファンタジーやSFではよく見られるテーマです。

アペルギーは、パーシー・グレッグが1880年に書いた剣と惑星の小説『アクロス・ザ・ゾディアック』で初めて記述された架空の反重力エネルギーである。^[45]

ジョン・ジェイコブ・アスター4世は、1894年のSF小説『異界への旅』でこの概念を使用した。^[46] ジャック・ロンドンは、 1899年に『黒猫』に初めて掲載された短編小説『千の死』の中で、この概念を「重力の逆の力の仮説的存在であり、アスターはこれを『アペルギー』と名付けた」と表現している。 ^[47]

^{アペルギーは1896年の論文「キーリーについてのいくつかの真実」 [48]}にも登場し、クララ・ジェサップ・ブルームフィールド・ムーアは、周波数を利用してすべての原子物質の中にある潜在的な力を解放することでジョン・キーリーが利用した潜在的な力を説明するために使用しました。^[49]

1897年にサンフランシスコ・コール紙に掲載された「空中飛行の秘密が明らかに」と題された、一見フィクションではない記事^[50]で、科学記者のフランク・M・クローズ博士は、太平洋沿岸のどこかでブドウ栽培者を装った無名のヒンズー教徒の男性を訪ね、その男性は「アパージェント」と呼ばれる希少金属「ラドラム」を使って制御されたアパージック力を生み出し、船を上昇・下降させる飛行艇を発明したと主張している。発明者はアパージを「正と負の電気をウルテイック、つまり電気エネルギーの3番目の要素または状態と混合して得られる力」と表現し、アパージを「重力の2番目の段階」と呼んで、3番目の段階があることも示唆している。

1930年3月にAstounding Stories of Super-Scienceに掲載されたS.P.ミークの短編小説「冷たい光」^[51]では、重力の反対の力としてアペルギーについて言及されています。

2006 年に出版された『Tales of the Shadowmen 』第 2 巻に収録されているクリス・ロバーソンの短編小説「Annus Mirabilis」では、ドクター・オメガとアルバート・アインシュタインがアペルギーを調査します。アペルギーは、ウォーレン・エリスのコミック『Aetheric Mechanics』でも言及されており、『 The First Men in the Moon』のCavoriteテクノロジーによって生成されるものとして取り上げられています。

HG ウェルズの 1901 年の小説『月世界最初の人類』には、 「カボライト」の重力を遮断する特性に基づいた宇宙旅行が描かれています。

フィリップ・フランシス・ナウランの 1928 年の物語『アルマゲドン 2419 AD』には、落下する物質「イナートロン」が描かれています。この物語は、バック・ロジャースの 漫画とその翻案の元になっています。

基準：

• 「ニュートンのリンゴの法則の発見」
• 「ニュートンの万有引力の原理」 > 「ニュートンの万有引力の原理 リンゴが落ちる」 (google > google books)

• Cady, WM (1952 年 9 月 15 日)。「トーマス・タウンゼント・ブラウン: 電気重力装置」(ファイル 24–185)。カリフォルニア州パサデナ: 海軍研究局。報告書への一般公開は 1952 年 10 月 1 日に許可されました。

• 機械的反重力への対応、NASAの論文は、さまざまなジャイロスコープ（および関連）デバイスの誤りを暴いている。
• Göde Scientific Foundation 2010年5月31日アーカイブ、Wayback Machine
• KUREDリサーチ