В школьной физике всё кажется очевидным: масса всегда положительна. Чем больше масса тела, тем сильнее оно притягивается гравитацией и тем труднее его разогнать. Однако в теоретической физике существует необычное понятие — отрицательная масса, которое приводит к одному из самых странных парадоксов современной науки.
Разберёмся, что это такое и почему учёные вообще рассматривают такую идею.
⸻
Что такое отрицательная масса
Обычная (положительная) масса ведёт себя привычно:
если толкнуть объект вправо, он ускорится вправо.
Но если представить частицу с отрицательной массой, её поведение становится противоположным:
если толкнуть её вправо — она ускорится влево.
Это не фантазия ради фантазии. Такое поведение напрямую следует из второго закона Ньютона:
F = ma
Если масса m отрицательная, то ускорение a будет направлено противоположно силе.
⸻
Парадокс «вечного ускорения»
Самая известная проблема отрицательной массы — так называемый runaway effect (эффект убегающего ускорения).
Представим два объекта:
• один с обычной положительной массой,
• другой — с отрицательной.
Если они начнут взаимодействовать гравитационно:
• положительная масса будет притягиваться к отрицательной,
• а отрицательная, из-за своего свойства, будет ускоряться в сторону положительной, но фактически «убегать».
В результате оба тела начнут двигаться в одном направлении, непрерывно ускоряясь, будто получая энергию из ниоткуда. Это выглядит как нарушение закона сохранения энергии и создаёт знаменитый парадокс отрицательной массы.
⸻
Существует ли она на самом деле?
На данный момент реальной материи с отрицательной массой не обнаружено.
Однако в некоторых физических моделях и экспериментах появляются системы, которые ведут себя как будто имеют отрицательную эффективную массу.
Например:
• в сверххолодных атомных конденсатах,
• в некоторых квантовых системах,
• в моделях тёмной энергии и космологии.
Это не настоящая отрицательная масса, но математически поведение частиц может быть очень похожим.
⸻
Почему физики вообще рассматривают такие идеи
Концепция отрицательной массы может помочь объяснить:
• ускоренное расширение Вселенной,
• свойства тёмной энергии,
• необычные решения уравнений общей теории относительности,
• гипотетические структуры вроде кротовых нор.
Даже если такая материя никогда не будет найдена, её изучение позволяет проверять фундаментальные законы физики и понимать, почему Вселенная устроена именно так, а не иначе.
⸻
Парадокс отрицательной массы — это отличный пример того, как простое изменение одного параметра в физических уравнениях приводит к совершенно необычным последствиям: телам, которые ускоряются «не туда», и системам, способным разгоняться без видимого источника энергии.
Пока отрицательная масса остаётся теоретической концепцией, но её исследование продолжает расширять границы современной физики и помогает учёным искать новые модели устройства Вселенной.