ULTRA LE E=mc²
Un prime vista de un physica postmoderne, in que massa, inertia e gravitate
surge de processos electromagnetic subjacente.

Bernhard Haisch, Alfonso Rueda & H.E. Puthoff

publicate in THE SCIENCES, Vol. 34, Nº 6, Novembre/Decembre de 1994, pp.
26--31

copyright 1994, New York Academy of Sciences

Le plus famose de tote le equationes certo debe esser E=mc². In le cultura
popular ille relation inter energia e massa es virtualmente synonymo de
relativitate, e Einstein, su originator, ha devenite un symbolo del physica
moderne. Le interpretation usual del equation es que un tupo de cosa physic
fundamental, massa (m in le equation), pote esser convertite in un typo
assatis differente de cosa physic fundamental, energia (E in le equation),
e vice versa; le duo quantitates es inseparabilemente intergeminate,
relationate per le factor c², le quadrato del velocitate del luce. Le
energia del sol, per exemplo, veni de fusion nuclear, in que le nucleos de
atomos hydrogenio se funde pro devenir le nucleos de atomos de helio. In le
vision prevalente, massa se perde in le reaction de fusion, e como un
popular libro de astronomia lo pone, "le parve fraction de massa que
dispare in le processo es convertite in energia de accordo con le formula
E=mc²."

Recente travalio realizate per nos e alteres ora pare offerer un
perspectiva differente al relation E=mc², assi como al concepto de massa
mesme. Pro poner lo in termino simple, le concepto de massa pote esser ni
fundamental ni necessari in le physica. In le vision que nos presentara, le
formula de Einstein es mesmo plus significante que quanto le physicos ha
imaginate. In realitate illo es un affirmation super quante energia es
necessari pro dar le apparentia de un certe quantitate de massa, in vice de
super le conversion de un cosa fundamental, energia, in altere cosa
fundamental, massa.

De facto, si ille vision es correcte, il non ha tal cosa como massa --
solmente carga electric e energia, que insimul crea le illusion de massa.
Le universo physic es facite de cargas electric sin massa immerse in un
vaste, energetic e toto-pervasive campo electromagnetic. Il es le
interaction de ille cargas e le campo electromagnetic que crea le
apparentia de massa. In altere parolas, le revista que tu ora tene in tu
manos non ha massa; adequatemente comprendite, illo es nihil plus que un
collection de cargas electric incastrate in un campo energetic
electromagnetic universal e sub effecto del campo in tal maniera a facer te
pensar que le revista ha proprietate de massa. Su peso e soliditate
apparente surge del interactiones de cargas e campo.

Ultra reformar le vision prevalente de massa, iste idea abbordarea un del
plus profunde problemas del physica, le enigma de como le gravitate pote
esser unificate con le altere tres fortias del natura. On ha monstrate que
le fortia electromagnetic e le fortia debile, que es responsabile pro le
decomposition nuclear, es duo manifestationes de un unic fortia,
appropriatemente appellate fortia electrodebile. Il ha insinuationes
provocante que le fortia forte, que uni le nucleos atomic, alcun die essera
unificate con le fortia electrodebile. Si le nove vision es correcte,
totevia, le gravitate non necessitarea esser separatemente unificate. Assi
como le massa surgerea del fortia electromagnetic, le mesmo occurrerea con
le gravitate.

Que es massa? Duo proprietates clave defini le concepto del massa de un
certe amonta de materia, a saper, su inertia e le gravitation al qual le
materia da origine. Le intertia era definite per Galileo como le
proprietate del materia que mantene un objecto in movimento uniforme post
reciper un impulso, usque le objecto sia influentiate per alcun altere
impulso. Le idea de Galileo era generalizate e quantificate per Newton in
su Principia. Le tendentia de un objecto de remaner in movimento uniforme,
e le tendentia del movimento de cambiar quando un impulso es applicate,
Newton expressava in un equation compacte. Le equation declara que le
acceleration a, o cambio de velocitate, es proportional al fortia F
applicate, ubi le constante de proportionalitate es le massa inertial m del
objecto in question: assi, F=ma.

In altere parolas, le massa inertial es le resistentia que un objecto
offere a esser accelerate quando illo es subjecte a un fortia. In le
equation de movimento de Newton, quando le application de un fortia cessa,
le acceleration va a zero, e le objecto remane in movimento uniforme. On
assume que objectos resiste al acceleration, perque ille resistentia es un
proprietate innate del materia.

Mais, ben que ille ha tentate, Newton non succedeva a explicar le origine
del inertia. Imagina, ille suggereva, que le universo es vacue salvo pro un
situla partialmente plenate con aqua. In ultra, imagina le forma del
superficie del aqua. Es illo plan? Alora le aqua rota. Mais illo rota in
relation a que? Ille es le profunde dilemma que Newton identificava. Si le
universo era vermente vacue, como su experimento mental requireva, il non
haberea un referentia contra le qual le rotation poterea esser mensurate.
Mais perque le forma del aqua indica que un rotation occurre, Newton
concludeva que il ha un structura spatial de referentia, un "spatio
absolute".

Circa 200 annos postea le physico e philosopho austriaco del seculo 19
Ernst Mach assumeva un vision contrari. Pro Mach, le experimento mental de
Newton demonstrava le absurditate del idea del spatio absolute. Le forma
del aqua in un situla rotante, Mach manteneva, era conferite, de un modo o
de altere, per medio del presentia de tote le altere materia in le
universo. Assi Mach accordava con Newton que le proprietate de inertia crea
le necessitate de un structura de referentia; ille simplemente disaccordava
que tal structura de referentia existerea como un entitate distincte,
absolute. Materia distante, totevia, poterea definir le structura de
referentia. Infelicemente, su conjectura, que ha venite a esser cognite
como principio de Mach, remane hodie plus tosto un affirmation philosophic
que un proposition scientific testabile.

In le initio del seculo 20 un numero de investigatores, inclusive Max
Abraham, Hendrik Antoon Lorentz e Henri Poincare, suggereva que le massa
inertial surgerea de un effecto appellate autoenergia electrostatic.
Qualcunque particula cargate -- le electron, per exemplo -- possede un
certe quantitate de carga electric. Le carga es le fonte de un campo
electric, que carga energia -- le autoenergia electrostatic. Il era
proponite que le autoenergia electrostatic corresponderea al massa inertial
del particula cargate, per medio del equation E=mc². Mais le massa theoric
del electron electrostatic derivate del equation es multe ordines de
magnitude major que le real massa observate del electron, e le
autorepulsion del fortias electrostatic rapidemente dispersarea le electron
electrostatic. Consequentemente le theoria falle.

Nostre travalio suggere que le inertia es un proprietate que surge del
vaste e toto-pervasite campo electromagnetic que nos mentionava antea, que
es appellate campo de puncto zero (CPZ). Le nomine veni del facto que le
campo continua existente in un vacuo -- communmente imaginate como un
spatio "vacue" -- mesmo al temperatura de zero absolute, al qual tote le
radiation thermic es absente. Le energia de fundo del vacuo servi como le
referentia, o puncto zero, pro tote le processos. Pro comprender como le
CPZ da origine al inertia, on debe comprender alco super le natura del
campo mesme.

Considerationes theoric indica que le CPZ esserea un mar de fundo de
radiation electromagnetic que es uniform e isotropic (le mesme in tote le
directiones). Le lector pote ja esser familiar con un concepto aliquanto
similar: le radiation residual del big bang. De accordo con le cosmologia
del big bang, le universo comenciava con un titanic explosion, que dava
origine a un radiation energetic calide distribuite per tote le
universo-infante. Al mesura que le universo se expandeva e se frigidava, le
radiation deveniva multo minus energetic, mais illo ancora pervade le
spatio como un debile e quasi isotropic fundo de radiation de microundas.

Como le fundo de microundas cosmic, le CPZ es un mar de radiation que plena
le integre universo. Il ha un differentia major, totevia. Le fundo de
microundas cosmic ha un spectrum assatis debile identic con le spetro de un
objecto in equilibrio thermic al temperatura de solmente 2,76 grados
Celsius supra le zero absolute. In contrasto, le CPZ es un emission
altemente energetic cuje spectro de radiation predicte differe radicalmente
del spectro de un objecto in equilibrio thermic. In vice de disparer a alte
frequentias, le energia del CPZ continua a ascender acutemente con le
frequentia del radiation. Quantitativemente, le densitate de energia es
proportional al cubo del frequentia; duplica le frequentia, e le energia
augmenta per un factor de octo. A qual frequentia le spectro del CPZ
finalmente dispare o perde su capacitate de interager con le materia es
questiones importante e ancora non resolvite.

Un differentia plus profunde inter le fundo de microundas cosmic e le CPZ
es un resultato del origine del origine del duo emissiones. Quando tu
accende un ampulla electric, le fonte del emission de luce es clar; il es
le calor producite per un currente electric in le filamento. Le fonte del
fundo de microundas cosmic tamben pote esser traciate a phenomenos physic,
a saper, le radiation de calor associate con le big bang, como modificate
per le posterior expansion e refrigeration del universo. Le origine del CPZ
es plus esoteric. De facto, duo visiones distincte super illo existe hodie.

Le vision conventional tracia le CPZ al leges del mechanica quantic, le
theoria forgiate in le initio del presente seculo pro describer le atomo.
Qualcunque campo electromagnetic es characterizate per le frequentia,
polarization e direction del propagation de su radiation. Un collection de
valores pro iste tres quantitates defini un unic assi-nominate modo del
campo. Cata modo possibile pote esser populate per un numero arbitrari de
photons, le quanta fundamental de radiation electromagnetic. Mais de
accordo con le probabilitates calculate in le mechanica quantic, mesmo a su
energia minime, cata modo contera un photon le medietate del tempore e
nulle photon le altere medietate del tempore. In un campo de energia zero
cata modo continerea, certemente, nulle photons, mais illo es impossibile a
causa del equal possibilitate que cata modo tamben contine un photon. Assi
cata modo age, in media, como si illo era populate con al minus un medie
photon (insimul con qualcunque altere radiation de origine natural o
artificial presente).

Tote tal modos se summa rapidemente. Viste que le densitate de energia del
CPZ duplica al cubo del frequentia, le amonta de energia que compone le CPZ
es enorme. Ille energia, in le vision conventional, es simplemente fortiate
verso le existentia per le leges del mechanica quantic. Non
surprendentemente, illo es reguardate al maniera quantic como a vices real
e a vices virtual, dependente del problema in manos.

Le theoria concurrente pro le origine del CPZ veni de illo que ha essite
usque ora un disciplina obscur in physica cognite como electrodynamica
stochastic, un version moderne de investigationes del initio del seculo 20
per Einstein, Max Planck, Walther Nernst, Ludwig Hopf e Otto Stern. Le
electrodynamica stochastic postula que le CPZ es tanto real quanto
qualcunque altere campo de radiation. In tal vision le existentia de un CPZ
real es tanto fundamental quanto le existentia del universo mesme. Le unic
differentia inter le electrodynamica stochastic e le physica classic
ordinari es le sol supposition del presentia de iste CPZ real,
toto-pervasive, que es un parte intrinsec del universo.

Un justification pro facer tal supposition es que per adder le CPZ al
physica classic multe phenomenos quantic pote esser derivate sin invocar le
leges o le logica usual del mechanica quantic. Il es prematur affirmar que
tote le phenomenos quantic poterea esser explicate per le electrodynamica
stochastic (isto es, physica classic plus CPZ), mais ille affirmation pote
un die esser comprobate. In ille evento, on deberea facer un selection. On
acceptarea le leges del physica classic como solo partialmente ver, con un
collection totalment differente de leges quantic necessari pro completar le
leges del physic; isto es essentialmente illo que on face in le physica
ora. O on poterea acceptar le leges del physica classic como le unic leges
necessari, a condition que illos es supplementate per le existentia del
CPZ.

Si le CPZ surge del leges quantic o si illo es simplemente un parte
intrinsec del universo, un question importante remane: Perque le personas
non senti le presentia del radiation si de facto illo es facite de undas
electromagnetic real extendente se trans le spectro del undas de radio,
luce e radios X? Le idea que le spatio poterea esser plenate con un vaste
mar de energia pare contradicer le experientia quotidian. Le responsa a
iste question jace in le absolute uniformitate e isotropia del campo. Il ha
nulle modo de sentir alco que es absolutemente le mesme ubicunque, foras de
e intra toto. Pro poner le question in terminos quotidian, si tu jacera
perfectemente immobile in un cupa de aqua a temperatura corporal, tu non
sentirea le calor del aqua.

Le movimento trans un medio quasi sempre da origine a asymmetrias, que
alora rende possibile detectar le medio. Mais in le caso del CPZ, le
movimento trans le spatio a un velocitate constante non rende le campo
detectabile, perque le campo ha le proprietate de esser
"Lorentz-invariante". (Lorentz-invariantia es un differentia critic inter
le CPZ moderne e le conceptos de ether del seculo 19.) Le campo deveni
detectabile solmente quando un corpore es accelerate trans le spatio. In le
medietate del decennio de 1970 le physico Paul C. W. Davies, ora al
University of Adelaide in Australia, e William G. Unruh, ora al University
of British Columbia, monstrava que al mesura que un observator accelera
trans le CPZ, le spectro del CPZ deveni distorquite, e le distortion
augmenta con le augmento del acceleration. Pote le distortion esser viste?
Si, de facto, mais non con nostre oculos, perque le energias involvite es
minute.

Ben que le distortion es parve, illo es extrememente importante: nostre
analyse monstra que illo es le origine del inertia. In un articulo
publicate februario passate in Physical Review A, nos monstrava que quando
un particula electromagneticamente interagente es accelerate trans le CPZ,
un fortia es exercite sur le carga; le fortia es directemente proportional
al acceleration mais illo age in le direction opposite a illo. In altere
parolas, le carga experimenta un fortia electromagnetic como resistentia al
acceleration. Nos interpreta le resistentia associate con le carga como le
mesme inertia que Newton considerava como un proprietate innate del
materia. Nota que nos non dice "associate con le massa del particula". In
nostre formulation, le m in le secunde lege del movimento de Newton, F=ma,
deveni nihil plus que un constante de accopulamento inter acceleration e un
fortia electromagnetic externel Assi illo que nos propone es que le secunde
lege de Newton pote esser derivate del leges del electrodynamica, a
condition que on assume un campo de puncto zero subjacente.

Nostre travalio suggere que le idea Newtonian conventional de massa debe
esser harditemente reinterpretate. Si nos es correcte, le theoria physic
non necessita plus supponer que il ha alco appellate massa habente un
proprietate innate, inertia, que resiste al acceleration; lo que de facto
occurre, in vice, es que un fortia electromagnetic age sur le carga intra
le materia pro crear le effecto de inertia. De facto, il pare que le
interpretation le plus parsimoniose es non mesmo que il ha carga vagante
"intra le materia", mais que il ha solmente carga. Le presentia de carga e
su interaction con le CPZ crea le fortias que nos totes experimenta e
attribue al existentia del materia. Nostre interpretation se applicarea
mesmo a un particula electricamente neutre como le neutron, perque on crede
que le neutron, al nivello le plus fundamental, es componite de partes
minor appellate quarks, que porta carga electric.

Nos ha habite pauco a dicer usque ora super le secunde proprietate clave
pro le concepto de massa, le gravitation al qual le materia da origine.
Mais le evidentia experimental monstra que le massa inertial de un objecto,
o su resistentia al acceleration, es equivalente al massa gravitational del
objecto, o su massa in un campo gravitational. Le theoria del relativitate
general de Einstein es basate sur le supposition que le massas inertial e
gravitational es equivalente e indistinguibile -- le assi-nominate
principio del equivalentia. Consequentemente on suppone que, si le CPZ da
origine al phenomeno de inertia, illo tamben debe de un modo o de altere
generar le effecto de gravitate. Iste idea audace era proponite ancora in
1968 per le physico e dissidente russo Andrei D. Sakharov, mais ille
nunquam disveloppava completemente le concepto intra un theoria scientific.

In 1989 le idea era assumite per un de nos (Puthoff) e formulate in un
structura de electrodynamica stochastic intra un representation
non-relativistic, preliminar mais quantificabile, de gravitation Newtonian.
Le principio subjacente es notabilemente intuitive. Si un particula cargate
es subjecte a interactiones con le CPZ, illo essera fortiate a fluctuar in
responsa al colpos aleatori del undas electromagnetic del CPZ. In ultra,
perque le CPZ es toto-pervasive, particulas cargate ubicunque in le
universo essera fortiate a fluctuar. Ora un resultato basic del
electrodynamica classic es que un carga electric fluctuante emite un campo
de radiation electromagnetic. Le resultato es que tote le cargas del
universo emittera campos electromagnetic secundari in responsa a lor
interactiones con le campo primari, le CPZ.

Il occurre que le campos electromagnetic secundari ha un proprietate
notabile. Inter qualcunque duo particulas illo da origine a un fortia
attractive. Le fortia es multo plus debile que le ordinari fortias
attractive o repulsive inter duo cargas electric stationari, e illo es
sempre attractive, malgrado si le cargas es positive o negative. Le
resultato es que le campos secundari da origine a un fortia attractive que
nos propone poter esser identificate con le gravitate.

Il es importante notar que le fluctuationes es relativistic -- isto es, le
cargas se move a velocitates justo a o proxime al velocitate del luce. Le
energia associate con le fluctuationes -- que pro rationes historia recipe
le nomine german de zitterbewegung, o movimento tremulatori -- es
interpretate como le energia equivalente de massa de reposo gravitational.
Perque le fortia gravitational es causate per le movimento tremulatori, il
non ha necessitate de parlar plus de un massa gravitational como le fonte
del gravitation. Le fonte del gravitation es le movimento dirigite de un
carga, non le fortia attractive del cosa super le que le physicos es
accostumate a pensar como massa. Pro interpretar le equation de Einstein
E=mc², nos dicerea que massa non es equivalente a energia. Massa ES
energia.

Naturalmente il ha un multitude de objectiones que ha essite o pote esser
levate contra nostre interpretation radical de massa. Un objection
importante es que pro le gravitate nostre modello usque ora es
non-relativistic, durante que le movimentos de zitterbewegung es
relativistic. Un altere objection es que nos tracta le CPZ como real, non
virtual, como lo face le theoria quantic conventional -- mesmo in despecto
que fortias real e mensurabile pote esser attribuite a illo. Un tal fortia
es le assi-nominate fortia de Casimir inter duo plattas parallel.

On tamben affirma que si le CPZ realmente existe, illo esserea un fonte
tanto enorme de fortia gravitational que le radio de curvatura del universo
esserea varie ordines de magnitude minor que le nucleo de un atomo.
Naturalmente, un tal conclusion conflige directemente con le experientia
quotidian. Le fallacia in le argumento es que in le modello
Sakharov-Puthoff le CPZ mesme como un toto non gravitarea. Le fortia
gravitational resulta de perturbationes del CPZ in le presentia de materia.
In le modello Sakharov-Puthoff, alora, le CPZ uniforme non es un fonte
gravitational e consequentemente non contribuerea a curvar le universo.

Un tertie grande question tamben remane a esser respondite. Como pote
nostre theoria de gravitate Newtonianesc esser reconciliate con
mensurationes del seculo 20 de effectos predicite solmente in le
relativitate general? Como, per exemplo, nostre theoria pote explicar le
deflexion gravitational del luce, cuje mensuration in 1919 serviva como le
prime prova del relativitate general? Super ille puncto nos pote solmente
conjecturar. Sakharov suggereva explicar le effectos del relativitate
general per introducer le concepto de "elasticitate del spatio", analoge al
ben cognite curvatura del spatio-tempore. Le responsa poterea tamben jacer
in le tractamento adequate del assi-nominate mar de Dirac de pares
particula-antiparticula. Le question del effectos del relativitate general,
totevia, es un preoccupation valide que legitimemente defia le conceptos
interrelationate de gravitate e inertia basate sur le CPZ.

Malgrado tanto serie quanto le objection pare esser, nos propone que il es
prudente suspender le judicamento. Un grande amonta de travalio jace avante
pro testar e refinar nostre conceptos. Nos e alteres continuara a studiar
le problema, e in le curso debite le fundationes theoric de ille
propositiones o essera verificate o habera alcun grande defecto
demonstrate. Malgrado tanto controverse quanto le ideas e lor implicationes
pote esser, totevia, nos es incoragiate que nos es in le cammino correcte a
causa de un secunde analyse ora realizate per un de nos (Rueda). In le nove
analyse il pare que on obtene le mesme relation electromagnetic inter
fortia e acceleration que on obtene in le analyse original, ben que le
accostamento es integremente differente. Nos tamben opina que un theoria
que offere nove perspectivas con elegantia e simplicitate es un
accostamento probabile al realitate, e nos suggere que nostre vision de
massa inertial e gravitational ha un certe elegantia e simplicitate.

Si nostre ideas se prova correcte, illos orientara a revisiones in le
comprension del physica al nivello le plus fundamental. Mesmo si il eveni
que nostre accostamento basate sur le electrodynamica stochastic se prova
imperfecte, le idea que le vacuo es involvite in le creation de inertia es
destinate a remaner. Forsan mesmo plus osate que le conceptos mesme es lor
implicationes. Si inertia e gravitate es como altere manifestationes de
phenomenos electromagnetic, alcun die il pote esser possibile manipular los
per technicas avantiate de ingenieria. Ille possibilitate, malgrado remote,
constitue un possibilitate compellente pro continuar le travalio.

---
Bernhard Haisch es un [staff scientist] al Lockheed Martin Solar and
Astrophysic Laboratory in California e un visitante regular del
Max-Planck-Institut fuer extraterrestrische Physik in Garching, Germania.

Alfonso Rueda es un professor de ingenieria electric al California State
University in Long Beach.

H. E. Puthoff es director del Institute for Advanced Studies in Austin,
Texas.
---
Ensjo.
Articulo original in anglese a  http://www.jse.com/haisch/sciences.html