DOW-UAP-D152: הנעה במסה שלילית - דיפול המסה, "אתר פלאנק" ומנהרה תרמו-גרעינית דרך הירח

קובץ: DOW-UAP-D152_AAWSAP-DIRD-Negative-Mass-Propulsion-January-3-2011.pdf סוכנות מקור: סוכנות הביון הביטחונית (DIA), משרד ההתרעה הביטחונית (Defense Warning Office); נכתב במסגרת תוכנית AAWSAP סוג מסמך: מסמך ייחוס מודיעיני ביטחוני (Defense Intelligence Reference Document, DIRD), בסימון "Defense Futures"; מספר בקרה DIA-08-1101-023 תאריך: 3 בינואר 2011 (תאריך סגירת מידע, ICOD: 30 באוגוסט 2010) סיווג: UNCLASSIFIED//FOR OFFICIAL USE ONLY (סימון ה-FOUO מחוק בקו בעותק ששוחרר ב-2026) מספר עמודים: 43 VIRIN: 260918-D-D0360-1141 שחרור PURSUE: 6

תקציר

"Negative Mass Propulsion" (הנעה במסה שלילית) הוא אחד משני מסמכי ה-DIRD האחרונים בסדרה שהפיקה תוכנית AAWSAP, התוכנית ליישומי מערכות נשק אוויריות-חלליות מתקדמות של סוכנות הביון הביטחונית (DIA). העמוד הפנימי מציין שהמסמך הוכן בידי אגף ההתרעה הטכנולוגית (Technology Warning Division, DWO-4) של משרד ההתרעה הביטחונית, ושם המחבר הוחלף בכינוי "AAP Person 72". הגוף עצמו משתרע על 39 עמודים ממוספרים (עמודי ה-PDF 5 עד 43) ובנוי מ-13 פרקים, טבלה אחת, שלושה איורים, 122 משוואות ממוספרות ו-17 פריטים ברשימת המקורות.

זה איננו סקר ספרות מאוזן אלא מסה תיאורטית בגוף ראשון, שטוענת טענה חזקה כבר בפסקה הראשונה: "It is easy to prove that there are negative masses all around us, albeit hidden behind positive masses" (קל להוכיח שיש מסות שליליות מסביבנו, אף שהן מוסתרות מאחורי מסות חיוביות). מכאן המסמך שואל כיצד אפשר לשחרר אותן לצורכי הנעה, ומשיב שיש שתי דרכים בלבד: שדות חזקים במיוחד או אנרגיות חלקיקים עצומות, שאותן הוא פוסל מיד, או חיפוש מקומות ביקום שבהם הטבע כבר הפריד את המסה השלילית, ומהם אפשר "לכרות" אותה.

החצי השני של המסמך עובר מן הפיזיקה העיונית לשרטוט הנדסי מפתיע: חישוב הלחץ והטמפרטורה במרכז הירח, והערכה שמנהרה אל המרכז תדרוש כ-50 מגה-טון של מטעני נפץ תרמו-גרעיניים. המסמך אינו מזכיר עב"מים, תופעות אוויריות בלתי מזוהות או כלי טיס זרים בשום מקום.

מאמר מחקר

המסמך ומקומו בסדרת AAWSAP

שער המסמך נושא את התאריך 03 January 2011, תאריך סגירת מידע (ICOD) של 30 באוגוסט 2010, את מספר הבקרה DIA-08-1101-023 ואת הסימון "Defense Futures" (עמוד 1). ההערות המנהליות בעמוד 2 קובעות שזהו "one in a series of advanced technology reports produced in FY 2010" (אחד מסדרת דוחות טכנולוגיה מתקדמת שהופקו בשנת הכספים 2010) במסגרת "Advanced Aerospace Weapon System Applications (AAWSA) Program", ומפנות שאלות והערות אל AAP Person 1, "AAWSA Program Manager", בכתובת ATTN: JUIAF - DI/DWO-3, Bldg 6000, Washington, DC 20340-5100. מופיעה שם גם אזהרת זכויות יוצרים שגרתית על "the photographs in this publication", אף שבמסמך אין תצלומים, רק טבלה ושלושה שרטוטי קו.

מבחינת תחומי העבודה שהוגדרו לתוכנית, המסמך משרת בראש ובראשונה את תחום ההנעה (propulsion), ובמידה פחותה את תחום החומרים (materials), דרך הרעיון של חומר "אולטרה-קל" בעל חוזק של פלדה. הוא נכתב שמונה ימים לפני DOW-UAP-D153 (11 בינואר 2011), ה-DIRD האחרון בסדרה, העוסק באנרגיה שלילית בוואקום הקוונטי. שני המסמכים עוסקים בכמויות "שליליות", אבל בשני מושגים שונים: D153 עוסק בצפיפות אנרגיה שלילית של שדות קוונטיים, ואילו D152 עוסק במסה שלילית של חומר.

כדאי לדעת: מספרי העמודים המודפסים במסמך נמוכים בארבעה ממספרי עמודי ה-PDF (עמוד השער, העמוד הפנימי, תוכן העניינים ועמוד ריק). מספרי העמודים במאמר זה הם מספרי עמודי ה-PDF.

ארבעה מקרים של כבידה, ו"דיפול מסה" שמאיץ את עצמו

הפרק הראשון נפתח בטבלה 1 ("Interactions"), המפרטת ארבעה מקרים כשחלקיק בוחן מונח ליד מסה יוצרת שדה, בהנחה שעקרון השקילות (equivalence principle) בין מסה אינרציאלית למסה כבידתית נשמר. אם המסה יוצרת השדה חיובית, החלקיק נמשך אליה בין שמסתו חיובית ובין שהיא שלילית; אם היא שלילית, החלקיק נדחה. המסקנה מנוסחת במפורש נגד הדימוי הפופולרי: חלקיק בעל מסה שלילית בשדה הכבידה של כדור הארץ "would not fall upwards, as happens in science-fiction antigravity machines" (לא היה נופל כלפי מעלה, כפי שקורה במכונות אנטי-גרביטציה של מדע בדיוני) (עמוד 6).

איור 1 ("Forces") מציג את המקרה של שתי מסות בעלות גודל זהה וסימנים שונים. זוג כזה, "דיפול מסה" (mass dipole), מאיץ את עצמו: המסה השלילית רודפת אחרי החיובית, ושתיהן מאיצות יחד. האנרגיה והתנע הכוללים של הזוג נשארים אפס, כך שחוקי השימור אינם מופרים, והדיפול היה מגיע בסופו של דבר למהירות האור. המחבר מוסיף שגם בלי אינטראקציה כבידתית ניכרת, דיפול בעל מסה אינרציאלית אפסית או כמעט אפסית אפשר היה להאיץ למהירויות גבוהות מאוד "with negligible jet power and energy" (בהספק סילון ובאנרגיה זניחים) (עמוד 7).

כדי להראות שמסה שלילית אינה סותרת את תורת היחסות הכללית, המסמך מציב את פתרון שוורצשילד (Schwarzschild) ומחליף בו את M ב-M- (משוואות 1 ו-2). המכשול היחיד שהוא מכיר בו הוא תורת היחסות הפרטית: בתורת שדות קוונטית יחסותית מספר החלקיקים אינו נשמר, וקיומן של מסות שליליות היה הופך כל חומר ללא יציב מפני דעיכה אליהן. תשובתו היא לחזור לפירוש הישן, הדינמי, של לורנץ ופואנקרה, שבו קיים אתר (aether) בעל מבנה גרגירי בסדר גודל של אורך פלאנק, כ-10⁻³³ ס"מ, ושבו תורת היחסות הפרטית הייתה נשברת רק באנרגיות הרחוקות הרבה מעבר למאיצים ולקרינה הקוסמית (עמודים 7 עד 8).

בפיזיקה המקובלת מסה שלילית לא נצפתה מעולם, והתנהגות "הרדיפה" שבאיור 1 היא תוצאה תיאורטית בלבד. המסמך עצמו מייחס את הניסיון הראשון לשלב דיפול מסה בתורת היחסות הכללית ל-H. Bondi, במאמר משנת 1957.

ויכוח עם בונדי: "ים של מסה שלילית" והספין של האלקטרון

פרקים 2 עד 4 מתעמתים עם הניתוח של בונדי. לפי המסמך, בונדי הניח שהפוטנציאל הכבידתי קטן, ובכך צמצם את משוואות השדה הלא-ליניאריות של איינשטיין למשוואת לפלס הליניארית. "It is here that we must disagree with Bondi" (כאן עלינו לחלוק על בונדי), כותב המחבר (עמוד 9), ובהערת שוליים אישית נדירה בסדרה הוא מספר שפגש את בונדי ב-1993 בטיסה משותפת מגראץ שבאוסטריה, לאחר כינוס של אקדמיה ששניהם היו חברים בה, ושאל אותו כיצד פתרונו יכול להיות נכון כשאינו כולל את שדה הכבידה של הזוג עצמו.

הכלי שהמחבר מציע הוא "התורה הניוטונית הלא-ליניארית" של F. Hund משנת 1948. דוגמה מוחשית ממחישה אותה: על קרוסלה (merry-go-round) בזמן הקפה של 10 שניות, כלומר מהירות זוויתית של 0.6 לשנייה, הכוח הצנטריפוגלי שקול לדחייה כבידתית של צפיפות מסה שלילית אחידה של 10⁶ גרם לסמ"ק, שבערכה המוחלט דומה לצפיפות של ננס לבן (עמוד 10). "The mass density (14) is not fictitious but represents physical reality" (צפיפות המסה הזאת אינה פיקטיבית אלא מייצגת מציאות פיזיקלית), קובע המסמך (עמוד 11). משום שאנרגיית שדה הכבידה שלילית, גם צפיפות המסה המתאימה לה שלילית, ומכאן: "The earth is therefore embedded in a sea of negative mass" (כדור הארץ טבול אפוא בים של מסה שלילית) (עמוד 12). מסה גדולה, מוסיף המסמך, ממוסכת בידי המסה השלילית של השדה שלה עצמה (עמודים 13 עד 14).

פרק 5 הוא עמוד התווך של הטענה ש"קל להוכיח" את קיומה של מסה שלילית. משוואת דיראק (Dirac) לאלקטרון כוללת רכיבי אנרגיה שלילית, ולכן, לפי שרדינגר (Schrödinger), גם רכיבי מסה שלילית. המסמך מציג את האלקטרון כ"חלקיק קוטב-דיפול" (pole-dipole): מסה חיובית גדולה מעט יותר מבת-זוגה השלילית, כך שמרכז המסה נע במעגל במהירות האור (איורים 2 ו-3, עמודים 15 עד 16). זה, לפי המחבר, מקור הספין ומקור "רעד" האלקטרון, ה-Zitterbewegung שתיאר שרדינגר (עמוד 17). בעקבות השערה של H. Hönl ו-A. Papapetrou משנים 1939 עד 1940, הוא מחשב שהמסה החיובית הקשורה באלקטרון היא כ-6×10⁻¹³ גרם, "larger by a factor 3.6×10¹¹ times the mass of the proton" (גדולה פי 3.6×10¹¹ ממסת הפרוטון) (עמוד 18). מכאן נובעת המסקנה ההנדסית של כל המסמך: המסה השלילית קשורה חזק כל כך, שלא יהיה פשוט לשחרר אותה.

ה-Zitterbewegung הוא אכן תוצאה מוכרת של משוואת דיראק, אך הפירוש שלו כזוג מסות ממשיות, חיובית ושלילית, הוא פירוש שהמחבר מאמץ מעבודות ישנות ואינו חלק מן הפיזיקה המקובלת.

"אתר פלאנק": קוונטים, יחסות וקוסמולוגיה ממקור אחד

פרקים 6 עד 9 מפתחים מסגרת תיאורטית שלמה, "השערת אתר פלאנק" (Planck aether hypothesis), הנשענת על פרסומים קודמים (פריטים 7 ו-8 ברשימת המקורות). לפיה החלל מלא במספר שווה של חלקיקים בעלי מסת פלאנק חיובית ושלילית, כ-10⁻⁵ גרם כל אחד, חלקיק אחד בכל נפח של אורך פלאנק בחזקת שלוש. המסמך מניח שהחבורה היסודית של הטבע היא SU2, ולכן "nature works like a computer with a binary number system" (הטבע פועל כמו מחשב במערכת מספרים בינארית), וקובע שזה מסביר מדוע למרחב שלושה ממדים (עמוד 19). הפרות מקומיות של חוק הפעולה והתגובה של ניוטון בין חלקיקים בעלי סימנים הפוכים מולידות, לפי המחבר, את עקרון אי-הוודאות של הייזנברג, ובעזרת טרנספורמציית מדלונג (Madelung) גם את משוואת שרדינגר (עמודים 19 עד 21). מאותה תמונה הוא גוזר את התכווצות לורנץ באופן "דינמי", ביחס למערכת ייחוס מועדפת (פרק 7), ומפרש מחדש את אפקט אהרונוב-בוהם (Aharonov-Bohm) כשני נוזלי-על, חיובי ושלילי, המסתובבים בכיוונים מנוגדים (פרק 8, עמודים 27 עד 33).

פרק 9 לוקח את הרעיון אל הקוסמולוגיה: מסות שליליות בשיווי משקל בטמפרטורה שלילית (בעקבות V. Vysin, 1962), ולפי הנחה של המחבר עצמו גם בעלות אנטרופיה שלילית, כמו "positive and negative photographic image" (תמונה פוזיטיבית ונגטיבית בצילום) (עמוד 34). התוצאה, משוואה 104, קובעת שפרמטר השטיחות של היקום שווה בדיוק 1, ושהקבוע הקוסמולוגי והאנטרופיה הכוללת שווים לאפס; את "בעיית האופק" הוא פותר בגלי הלם על-אוריים ולא באינפלציה (עמוד 35). כל אלה טענות של המחבר עצמו. המודל הקוסמולוגי המקובל (ΛCDM) מסיק קבוע קוסמולוגי חיובי מן ההתפשטות המואצת של היקום, ורואה באינפלציה את ההסבר המקובל לבעיית האופק.

מן הגלקסיות אל מרכז הירח

פרק 10 מחבר את המסגרת לשאלה המעשית. הוא מזכיר את השערתו של R.L. Forward, מסדנת ההנעה פורצת הדרך של נאס"א (NASA Breakthrough Propulsion Workshop) משנת 1999, שחומר שלילי ממלא את החללים הריקים העצומים שבין הגלקסיות, ומציע שחומר שלילי שהצטבר בבארות הכבידה של גלקסיות משטח את מרכזן, ואולי מסביר את בעיית ה-cusp/core של הילות גלקטיות (עמודים 35 עד 36). אם כך קורה במרכזי גלקסיות, כך יקרה, במידה פחותה, גם במרכזי השמש, כוכבי הלכת והירח. השמש וכוכבי לכת בעלי ליבה מותכת נפסלים, אך לא הירח, שיש לו "the deepest potential well near the earth" (באר הפוטנציאל העמוקה ביותר בקרבת כדור הארץ) (עמוד 36).

פרק 11 מחשב: רדיוס הירח 1.74×10⁸ ס"מ, תאוצת הכבידה בפניו 162 ס"מ לשנייה בריבוע וצפיפותו הממוצעת 3.33 גרם לסמ"ק, ומכאן לחץ מרבי במרכז של כ-5×10¹⁰ דין לסמ"ר, כ-50,000 אטמוספרות. מהקשר של גז אידיאלי, p=nkT, הוא מעריך טמפרטורה של כ-4,000 קלווין, וקובע: "Both the pressure and the temperature are technically manageable" (גם הלחץ וגם הטמפרטורה ניתנים לטיפול טכני) (עמודים 36 עד 37). החומר השלילי, אם הצטבר שם במשך מיליארדי שנים, יהיה ככל הנראה בצורת חומר "אולטרה-קל". בהשראת דיווח של "קבוצת מחקר שוודית" על פאזה צפופה במיוחד של דאוטריום, צפופה פי 100,000 ויותר ממים, המחבר מציע לשקול חומר קל פי 100,000 מפלדה אך חזק כמוה. חומר כזה לא ייצור את דיפול "הרדיפה" של פורוורד, אך יוזיל דרמטית את האנרגיה הדרושה להאצת חללית. דרך הבדיקה המוצעת: טומוגרפיה סייסמית בעזרת פיצוצים גרעיניים על פני הירח (עמוד 37).

פרק 12, "Making a Tunnel through the Moon", הוא השרטוט ההנדסי. אנרגיית הלכידות של סלע היא כ-10¹⁰ ארג לסמ"ק, ולכן פיצוץ של קילוטון אחד (4×10¹⁹ ארג) מרסק סלע ברדיוס של כ-10 מטרים, ופיצוץ של 10 קילוטון ברדיוס כפול. כדי לקבל גליל ולא כדור, מוצעים "מטען מעוצב" (shape charge) תרמו-גרעיני או עדשת נפץ. במרכז הירח החום הוא בעיה: פיזור חום דרך שכבת סלע מוצק של 20 מטרים היה אורך כ-10⁹ שניות, כ-30 שנה, ולכן המחבר מציע להזרים דרך הסלע המרוסק מתכת אלקלית נוזלית, למשל ליתיום, "abundantly available on the moon" (המצוי בשפע על הירח). לפי חוק דארסי (Darcy) הזרם יעבור את השכבה בתוך כשעה, ונפח הקירור הדרוש הוא כמחצית מנפח הסלע (עמודים 38 עד 39).

החישוב המרכזי מופיע בעמוד 40: האנרגיה לריסוק מנהרה ממרכז הירח ועד פניו היא כ-2×10²⁴ ארג, כלומר כ-5×10⁴ קילוטון, "50 Megaton", והיא חייבת להשתחרר באופן לא אחיד לאורך הפיר. מאחר שבעומק של פחות מכ-10 ק"מ די היה במטענים של פחות מ-10 קילוטון, תפוקה שהמסמך מגדיר כלא כלכלית, הוא ממליץ להשתמש רק בהתקני נפץ תרמו-גרעיניים, בעלי עלות נמוכה יותר ליחידת תפוקה, ובעדשות תרמו-גרעיניות המפיקות סילון. את ההצתה אפשר לבצע במטען ביקוע, "but conceivably also by a powerful laser beam" (אך אולי גם בקרן לייזר חזקה) המוקרנת במורד הפיר. קירות המנהרה ייבנו מקרמיקה, משום שעל הירח יש מעט מים להכנת בטון (עמוד 41).

מה המסמך אינו אומר, ואי-התאמות פנימיות

המסמך אינו מזכיר עב"מים או תופעות אוויריות בלתי מזוהות, אינו עוסק ביכולות של מדינות זרות ואינו מציע הערכת איום. אין בו לוח זמנים, אומדן עלות או תוכנית ניסויים, מלבד רעיון הטומוגרפיה הסייסמית של הירח. הוא גם אינו מתייחס לשאלה המשפטית והמדינית של פיצוצים גרעיניים בחלל, שנאסרו באמנה בדבר איסור חלקי על ניסויים גרעיניים משנת 1963.

בחלק ההנדסי יש גם אי-התאמות. בעמוד 37 החומר השלילי המשוער קל מחומר רגיל "perhaps by an order of magnitude" (אולי בסדר גודל אחד), וכמה שורות אחר כך קל פי 100,000 מפלדה. בעמוד 39 נפח הסלע כתוב "(20 cm)³ ~ 10⁴ m³" ונפח הקירור "5 × 10³ cm³", ככל הנראה במקום מטרים; רדיוס המנהרה הוא 20 מטרים בעמוד 40 אך "~ 10 m" בעמוד 41; והמשפט "Nuclear fusion explosions below a yield of 10 kiloton become uneconomical" מוסבר בחומר הביקוע של מסה קריטית, כך שנראה שהכוונה לביקוע (עמודים 40 עד 41). אלה טעויות עריכה, אך הן מלמדות שהמסמך לא עבר עריכה טכנית קפדנית.

חשוב מכול: הטענה שמסה שלילית "קל להוכיח" נשענת על פירוש של המחבר למשוואת דיראק ועל מסגרת "אתר פלאנק" שלו עצמו, ולא על תצפית. כפי שמציין הסיכום הרשמי, המסקנות תלויות בשרשרת ארוכה של הנחות שלא אומתו: שמסה שלילית קיימת, שאפשר להפריד אותה, ושהיא מתנהגת כמתואר בקנה מידה מקרוסקופי.

משמעות

D152 הוא אחד המסמכים הספקולטיביים ביותר בסדרת ה-DIRD, והוא מראה עד כמה רחב היה תחום "הנושאים התומכים" שהתוכנית מימנה: מסמך ייחוס של סוכנות ביון עוסק כאן בספין של האלקטרון, בקבוע הקוסמולוגי ובמנהרה תרמו-גרעינית דרך הירח. בה בעת, המסקנה שלו מסויגת יותר מן הכותרת. הוא פוסל במפורש את החלום הפופולרי של הנעה במסה שלילית "חינם", הדיפול הרודף של פורוורד, וקובע שהדרך הראשונה, שחרור מסה שלילית בכוח, אינה בת-ביצוע. את הדרך השנייה הוא מציג כספקולציה: "the speculative existence of macroscopic bodies approaching zero rest mass" (הקיום הספקולטיבי של גופים מקרוסקופיים המתקרבים למסת מנוחה אפסית) (עמוד 42).

בשביל הקורא של ארכיון PURSUE, הערך של המסמך הוא בעיקר תיעודי: הוא מראה איזה סוג של רעיונות נאסף תחת הכותרת "יישומי מערכות נשק אוויריות-חלליות מתקדמות", וכיצד נראה מסמך ייחוס שנכתב כמעט כולו כמסה אישית של חוקר אחד. הוא אינו מכיל עדות כלשהי על תופעות אוויריות בלתי מזוהות.

אנשים מרכזיים

מקומות

מושגי מפתח

ציטוטים בולטים

"It is easy to prove that there are negative masses all around us, albeit hidden behind positive masses." (קל להוכיח שיש מסות שליליות מסביבנו, אף שהן מוסתרות מאחורי מסות חיוביות.) -- עמוד 5

"The first of these two possibilities is for all practical means excluded, because if possible at all, it would depend on electromagnetic or gravitational fields with strengths beyond what is technically attainable, or on extremely large particle energies likewise not attainable." (האפשרות הראשונה מבין השתיים נפסלת לכל צורך מעשי, משום שאם היא אפשרית בכלל, היא תלויה בשדות אלקטרומגנטיים או כבידתיים בעוצמות שמעבר למה שניתן להשיג טכנית, או באנרגיות חלקיקים גבוהות ביותר שגם הן אינן ניתנות להשגה.) -- עמוד 5

"Making a tunnel through the moon, provided there is a good supply of negative mass, could revolutionize interstellar space flight. A sequence of thermonuclear shape charges would be required to make such a tunnel technically feasible." (חפירת מנהרה דרך הירח, בתנאי שיש שם אספקה טובה של מסה שלילית, עשויה לחולל מהפכה בטיסה בין-כוכבית. סדרה של מטענים מעוצבים תרמו-גרעיניים תידרש כדי להפוך מנהרה כזו לאפשרית מבחינה טכנית.) -- עמוד 5

"It is this property of self-acceleration without expenditure of energy that has intrigued many researchers and raised the prospect of a propulsion system without limits." (תכונה זו, של האצה עצמית ללא הוצאת אנרגיה, היא שריתקה חוקרים רבים והעלתה את האפשרות של מערכת הנעה ללא גבולות.) -- עמוד 7

"We therefore see that there are huge amounts of negative masses bound to positive masses in Dirac spinors. It shows that it cannot be a simple matter to free the negative masses from the positive masses." (אנו רואים אפוא שכמויות עצומות של מסות שליליות קשורות למסות חיוביות בספינורים של דיראק. הדבר מראה שלא יכול להיות פשוט לשחרר את המסות השליליות מן המסות החיוביות.) -- עמוד 18

"Suppose that in the center of the moon the accumulation of negative matter has led to a form of matter which is 100,000 times lighter than steel, but still has the strength of steel." (נניח שבמרכז הירח הצטברות של חומר שלילי הובילה לצורה של חומר הקלה פי 100,000 מפלדה, אך עדיין בעלת החוזק של פלדה.) -- עמוד 37

"It must be emphasized that this energy must be quite nonuniformly released along the tunnel shaft." (יש להדגיש שאנרגיה זו חייבת להשתחרר באופן לא אחיד למדי לאורך פיר המנהרה.) -- עמוד 40

"This is the speculative existence of macroscopic bodies approaching zero rest mass, of importance for space flight because such matter would greatly reduce its energy requirements." (זהו הקיום הספקולטיבי של גופים מקרוסקופיים המתקרבים למסת מנוחה אפסית, שחשיבותו לטיסה בחלל נובעת מכך שחומר כזה היה מפחית מאוד את דרישות האנרגיה שלה.) -- עמוד 42