Astronomija

Ali rdeči premik fotonov zaradi širjenja vesolja krši ohranjanje zagona?

Ali rdeči premik fotonov zaradi širjenja vesolja krši ohranjanje zagona?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Razmerje med energijo in gibom,

$$ E ^ 2 = m ^ 2c ^ 4 + p ^ 2c ^ 2, $$

izpeljemo zagon brezmasnega delca:

$$ p = frac {E} {c} = frac {h nu} {c} $$

Vendar širitev vesolja rdeče premakne svetlobo. To bi moralo zmanjšati zagon fotonov. Kam bi šel zagon, da bi ohranil zagon?


V relativnosti si lahko omislite en sam zakon o ohranjanju, ki združuje ohranjanje energije in giba - ohranjanje štirimesenca. Energija in zagon sta nič in prva do tretja komponenta štirih giba. Takšni zakoni ohranjanja izhajajo iz nespremenljivosti lagrangijeve glede na prevod v prostorsko-časovne koordinate.

V Splošni relativnosti so ti ohranjevalni zakoni lokalni koncepti, ki jih (večina ljudi misli) lahko uporabimo le v lokalnih, inercialnih (ploščatih) referenčnih okvirih. Zlasti jih ni mogoče uporabiti v spreminjajočih se prostorskih časih in tako tudi v situacijah, ki vključujejo širjenje vesolja.


Redshift in širitev vesolja

Torej, IIRC, velika stvar pri temni energiji je, da se vesolje zdi, da se širi.
Kako vemo, da se vesolje širi?
Kolikor vem (in to ni veliko), vemo zaradi rdečega premika svetlobe na spektru, ko se ta odmika, glede na Dopplerjev učinek, ki so ga opazili v oddaljenih galaksijah in zvezdah.

Če se ne motim, je edini dokaz, ki ga imamo za širitev vesolja, en fizični pojav. Kaj pa, če svetloba rdeče premika med potovanjem?

Bi naravno rdeče premikanje svetlobe med potovanjem skozi vakuum kršilo kakršne koli znane zakone ali opazovanja in ali bi razložilo skrivnostno navidezno pospeševanje širjenja vesolja?


Kam izgine energija, ko se preusmeri rdeča svetloba

Ne, ne velja. To je poudaril kozmolog Sean Carroll. Ko se premaknete s posebnega rela (nerazširljive ravne geometrije) na splošni rel, izgubite ohranjanje zagona in ohranjanje energije.
S posebnimi predpostavkami lahko v nekaterih primerih delno okrevate, vendar praviloma & quotenergija pri ohranjanju geometrije ni ohranjena & quot

Ljudje poskušajo ublažiti šok tako, da govorijo o & quotenergiji gravitacijskega polja & quot; vendar to ni vedno globalno opredeljeno. Najpreprosteje je samo soočiti se s tem. Starodavna svetloba CMB je rdeče premaknjena za z = 1100. Zato je izgubil približno 99,9% svoje energije in nihče ne more reči, kam & quotit je šel & quot.

O tem je verjetno nekaj v pogostih vprašanjih. Nekaj ​​je tudi pogostih vprašanj o Johnu Baezu.

Ravna nerazširljiva geometrija posebnega rela je le PRIBLIŽNO pravilno. Bodite hvaležni za toliko. Ni povsem realno. General Rel je nekoliko bližje naravi in ​​nekatere stvari, ki jih pričakujete, so le približno pravilne.

Nazaj v vakuum se mi ponavadi spominja. Stalna vakuumska energija mora prihajati od nekje, poleg tega pa je najprej izvor fotona. Morda je preveč očitno, da povežemo oba, vendar predvidevam, da bi nekatere razmeroma naravnost matematike razkrile, ali lahko eden upošteva drugega. Imamo ocene celotne energije, prispevka fotona in obsega raztezanja od zadnjega sipanja.

Ali je obnovitev ohranjanja energije v univerzalnem merilu sploh zaželena v trenutni fiziki?

S tem sem se nekaj leta poigraval kot domnevo. v šali to imenuje & quotmarcus ugibanje & quot. izginila CMB energija je šla v & quotmark energijo & quot; novega prostora.
Ne sešteva se. Nobena matematika strokovnega razreda ne poveže enega z drugim AFAIK. Je le privlačna ideja, ki ni pomenila ničesar (AFAIK!)

Morda boste želeli prebrati ta članek (precej je netehničnih):
Google & quotbianchi predsodke pred konstanto & quot.

kozmologi Lambda se zdijo zelo verjetno le konstanta (ukrivljenost ni energija) in ni nujno, da imajo preprost odnos do QFT & quotvacuum energy & quot. Samo ljudje QFT vztrajajo pri razmišljanju o svoji & quot; vakuumski energiji & quot; kot povezani z Lambdo. Lambda je lahko preprosto naravna konstanta, kot je newton G, in ne pravzaprav karkoli, kar bi morali imenovati & quotdark energija & quot.

Predlagam, da idejo preizkusite, če vam že ni znana. Ko googlaš
& quotbianchi predsodki do konstante & quot dobite http://arxiv.org/abs/1002.3966.
Naslov članka je & quotZakaj vsi ti predsodki pred konstanto? & Quot; Zanimivo branje.

Prvič sem postavil takšno vprašanje in nekdo je dejansko rekel: & quotyeah, poskusil. ni delovalo & quot. & lt3 Marcus. Trenutno berem časopis.

Oh, kako daleč si bil? Ali pa je bila izgubljena fotonska energija pravzaprav preveč, da bi lahko upoštevala & quotmark energijo & quot?

To je čudovito vprašanje. Moj vtis je, da to temo zelo dobro poznate in rad bi vedel, kaj mislite o tem primeru.

Prav tako imam vtis, da bi bilo treba ta primer obravnavati v prostoru, ki je asimptotično raven (navaden ne-širijoč se prostor na meji daleč od propada). Moja intuicija ni zanesljiva, vendar slutim, da bi v tem primeru morali pričakovati običajno varčevanje z energijo. Kakšna je tvoja slutnja?

Če se strinjamo z mojim naivnim sumom, da ohranjanje ohranja to asimptotično ravno površino (tam, kjer je vaš opazovalec), se mi zdi, da to vodi v paradoks. Ali obstaja nekaj ustrezne literature?

Mislim, da ne. Če bi bili v vesoljski ladji, ki se giblje z velikim deležem c, bi bila tudi oddaljena svetloba oddaljenih galaksij, ki so mrtve pred nami, modro premaknjena. Iz tega zaključujem, da foton na poti ne oddaja energije, ampak da je Dopplerjev premik sorazmeren z razliko v hitrosti sevalnika in sprejemnika svetlobe.

Tudi jaz imam težave z idejo o nekonservaciji energije v splošni relativnosti. Ko se vesolje širi, se bo seveda energijska gostota zmanjšala, vendar mora biti integral energijske gostote (tj. Celotne energije) vesolja konstanten. Vsaj jaz bi si tako predstavljal.

Torej kozmologi pravijo, da se v odprtem vesolju, ko se približujemo toplotni smrti, tako energijska gostota kot energija približata ničli?

Chronos ima ključno točko: Redshift je meritev, odvisna od okvirja.

To pomeni, da bodo različni opazovalci beležili različne vrednosti. Uporabljajo pa se nekatere interpretacije rdečega premika, ki lahko dajo vpogled. Ko se razdalje spreminjajo, tako kot v kozmologiji, postanejo interpretacije manj "intuitivne".


Vprašanje širitve in rdečega premika se nadaljuje. in je zanimiv.

Moja najljubša razprava na teh forumih je tukaj:
[Ta mi je delno všeč, ker je začetnik kozmolog!]

Tu je nekaj ključnih stališč:

Standard Konvencija je enaka ohranjanju energijskega zagona (GR), kar ima za posledico, da imajo osnovni delci konstantno maso. Zato so atomi definirani tako, da zagotavljajo redne ure in fiksne ravnile, s katerimi je mogoče meriti vesolje. [wikipedia]

Fotoni se merijo s temi atomi, saj se pogostost oddajanja, določena v laboratoriju, primerja s frekvenco absorpcije, rezultat pa je, da ugotovijo, da izgubijo energijo, tj.

Če izberemo drugo konvencijo, na primer ohranjanje energije, je foton tisti, ki ostane konstanten v energiji, s tem pa tudi v frekvenci in masi atomov, zato se atomske ure in jekleni ravnila spreminjajo skozi kozmološki čas. Obstajajo teorije, ki imajo tak pristop, kot npr

& quot.
& quotPhoton se razteza z ogromnim prostorom & quot; je še ena od teh absurdnih besednih zvez. Da oddajalec in absorber fotona merita drugačno frekvenco, v relativnosti popolnoma velja, vendar nima nič skupnega s spremembo stanja fotona. & quot

"... ne moremo dokazati, da v kozmološkem prostoru-času kar koli ostane nespremenjeno. Vse, kar lahko naredimo, je določiti načelo ohranjanja in ga preizkusiti. V središču GR je ohranjanje zagon energije, ki vodi do atoma, atomske "pravilne" ure in "toge" jeklene ravnila, ki so standard za merjenje vesolja. & quot
////////////

Kaj vse to pomeni, mislim, je [a] Naša vsakodnevna intuicija je približno tako koristna v kozmologiji kot v kvantni mehaniki in
tudi potem, ko izberemo model in temeljna načela [FLRW Lambda-CDM, ki temelji na splošni relativnosti], moramo še vedno razlagati, kaj matematika pomeni. in prostora je za več kot eno interpretacijo.

Nekaj ​​vpogleda v vprašanje ohranjanja energije rdeče premikanih EM spektrov najdemo v razširitvi Einsteinovega pristopa pri razmisleku o sferičnem & quotvolume & quot;, ki vsebuje & quotlight kompleks & quot; o katerem razpravlja v svojem danes slavnem članku & quotO Elektrodinamiki gibljivih teles & quot;

Če upoštevamo štiridimenzionalni volumen v vesolju-času, za katerega je definirano, da vsebuje energijo enega monokromatskega EM valovnega cikla v času / kraju širjenja, bo ta isti volumen vseboval enako energijo istega valovnega cikla na točki (ob predpostavki, da je pot svetlobe drugače brez polja itd.). Če pa se opazovalec premika glede na svetlobni vir, se zdi, da je glasnost stisnjena ali razširjena, odvisno od smeri relativnega gibanja opazovalca.

Za astronoma gre le za štetje fotonov. Monokromatski svetlobni val, katerega valovna dolžina se premakne na dvakratno prvotno dolžino, se razume kot polovica energije v primerjavi s prvotnim signalom.

Če razumemo, da metriko prostora-časa, v katerem se širi svetloba, uravnava parameter, ki je izomorfen Hubblovi konstanti, ni & quotlost energije & quot. Za kompenzacijo bi lokalni opazovalec preprosto ponovno umeril svoj instrument, da bi upošteval neskladje med opazovanji v lokalnem Minkovskem prostoru-času in fizičnim prostorom-časom, v katerem se širi svetloba. S tem bi omogočili analizo obstoja drugih virov rdečega premika, povezanih z opazovanim predmetom, vključno z resničnim doppler-premikom, kozmološkim premikom. itd. (Predpostavljamo, da bi bil prispevek teh drugih virov rdečega (ali modrega) premika k opazovanim spektrom težaven za razrešitev.)

Za namene te teme je vodilno načelo nekoliko elementarna posledica (če že ne malenkost) Einsteinove analize v oddelku 8 & quot; Preoblikovanje energije svetlobnih žarkov. & quot, njegovega prispevka iz leta 1905. Tam naredi zanimivo ugotovitev, da & quotit je izjemno, da se tako energija kot frekvenca svetlobnega kompleksa spreminjata glede na gibanje opazovalca v skladu z istim zakonom. & Quot

@surajt: To pomeni, da bo lokalni opazovalec v relativnem gibanju do vira zaznal frekvenčni premik (in spremembo energije fotona), ki je odvisna od relativne hitrosti opazovalca do vira. Tu je verjetno vredno opozoriti, da v zaključku svoje analize "quottheory Dopplerjevega principa" v 7. poglavju istega članka Einstein ugotavlja, da iz tega sledi, da & quotto opazovalec, ki se približuje viru svetlobe s hitrostjo c, svetloba se mora pojavljati z neskončno jakostjo. & quot [Mogoče je od tod tudi izraz "hitrost zaslepljevanja & quot!"

Einsteinov pristop glede uporabe Maxwellovih enačb na gibljiva telesa je naravnost naprej (za njegove namene). Posledic, ki jih je mogoče izpeljati iz tega, ni in v članku ni nobene nadaljnje omembe. Obravnava energije "quotlight kompleksa", kot je vsebovana v zvezku, razlaga interpretacijo opazovanih spektrov iz ravninskih valov v prostoru Minkowskega, pa tudi v vesoljskih časih, opredeljenih z drugimi meritvami, katerih pomembnost je bila vse prej kot spregledana. [Toda glej Francis, et al., Širjenje prostora: koren vsega zla? arXiv: 0707.0380v1 na str.7].

V tem kasnejšem primeru, če je vrednost metričnega parametra enakovredna vrednosti Hubblove konstante, bi se rdeči premiki v spektrih, ki jih opazujemo lokalno, razlagali kot odvisni od hitrosti, ko bi pojave bolje razumeli kot odsev odvisnosti od časa / razdalje ( do drugega reda), dovoljeno z Maxwellovimi enačbami. To je pomembno in ni dobro razumljeno predvsem zato, ker le malo astrofizikov in kozmologov pozna pomembnost konformne skupine Bateman-Cunningham za fizično vedenje svetlobe. Ne glede na to, koliko knjig, razprav, monografij in člankov preberemo o sodobni kozmologiji, se zdi, da v literaturi ni nobene temeljne obdelave, ki preučuje Maxwellove enačbe, da bi ugotovila, ali izključujejo možnost, da uporabimo Humason / Hubble in Milne's izrazi, opaženi rdeči premik je bistvena značilnost EM sevanja.

Kljub temu bi astronomiji, astrofiziki in kozmologiji koristili, če bi bila a priori predpostavka, da je metrika Minkowskega metrika fizičnega gravitacijskega prostora-časa, deležna eksperimentalne verifikacije na lestvici, recimo 80 AU (+/-). V odsotnosti takšnega eksperimenta (kolikor razumem temo) bo vprašanje kozmološkega rdečega premika ostalo nerešeno in ne bo temeljilo zgolj na predpostavki, ki temelji na tem, kar nam pove naš model, in sicer le s tem, kaj vemo o obnašanju svetlobe v kozmološkem smislu na nano lestvici.


Zakaj fotoni, ki se upogibajo z gravitacijo, ne kršijo ohranjanja zagona?

Fotoni imajo zagon, gravitacijska telesa lahko upogibajo svetlobo, zato se njihov zagon spreminja. Ali to ne krši ohranjanja zagona?

Lahko bi prav tako vprašali, ali gravitacijska telesa, ki upogibajo poti običajnih masivnih delcev, kršijo ohranjanje giba. Navsezadnje se ne spreminja zagon Zemlje skozi vse leto, ko kroži okoli Sonca? (Da.) Odgovor na to, ali je zagon ohranjen ali ne, je & quotit odvisen od vašega sistema. & Quot

Če je vaš sistem le delček (naj bo to masiven ali foton), potem zagon NI ohranjen. A vseeno ne pričakujemo, da se bo ohranil, ker v sistemu obstaja zunanja sila (gravitacija), ki je odgovorna za spreminjanje zagona. (Ali bolj navzoče je, da prisotnost zunanjega vira gravitacije poruši nespremenjenost prostorskega prevajanja, zato izrek Noether & # x27s ne obljublja več ohranjanja zagona.)

Če je vaš sistem (delci + masivno telo), potem v Newtonovi mehaniki zagon je zdaj ohranjen, saj je sila zdaj notranje (v resnici: prevajalska nespremenljivost je obnovljena, tako da je zdaj ohranjen zagon). Na to je opozoril še en plakat.

V splošni relativnosti morate iti še korak dlje in vključiti zagon delca, masivnega telesa IN zagon prostora-časa samega (ki ga lahko odnesejo gravitacijski valovi), preden se ohrani zagon. (Tehnična opomba: določanje gostote energije in giba v GR je težko in zapleteno, pri čemer & # x27m glosiram v bistvu vse.)


Vprašajte Ethana # 39: Zakaj se svetloba razteza, ko se vesolje širi?

»Pravijo, da se vesolje širi. To bi moralo pomagati pri prometu. "
-
Steven Wright

Vsak teden se v vprašanju Ethana poglobim v vprašanja in predloge, ki ste jih poslali, in izberem svojega najljubšega, ki vam bo odgovoril za vas in ves svet. Vprašanje tega tedna je doozy in prihaja od Mikka, ki sprašuje:

Ob branju vaše najnovejše objave o kozmični inflaciji sem se spomnil na vprašanje, ki mi je velikokrat prišlo na misel, ko skušam razumeti podobne teme - razmerje med valovno dolžino svetlobe in širjenjem vesolja. Tu imamo analogijo z balonom ali gumijast trak, na katerem je vlečen val, ki se širi, ko se gumijasti trak raztegne. Toda ali mora biti temu tako? Ali se svetloba ne more prižgati in ohranja svojo frekvenco in valovno dolžino, ne glede na to, ali se prostor okoli nje širi ali krči ali kaj drugega?

To je velik, velik vprašanje, zato začnimo na začetku za nekaj konteksta.

Nobena skrivnost ni, da se je naše opazovano vesolje začelo z velikim pokom: niz začetnih pogojev, ki nam pove, da je bilo naše vesolje bolj vroče, gostejše, bolj kompaktno in hitro širi v preteklosti. Vesolje se še danes širi, pri čemer se vse, kar ni gravitacijsko povezano, širi v neskončnost.

V povprečju si lahko danes predstavljamo kroglo okoli določenega volumna Vesolja, ki zapira vso snov in energijo znotraj. In če ekstrapoliramo nazaj v preteklost, bo enako število delcev zaprtih v veliko manjši krogla.

Zdaj se morate zavedati, da to ni prostor vašega prapradedka z mislijo, da so koordinate fiksne, da so razdalje med dvema točkama dobro definirane in da se opazovalci na različnih lokacijah dogovorijo, kaj ponovno videnje (in kdaj). To je vesolje, ki ga ureja splošna relativnost, kjer sta prostor in čas odvisna od energije, zagona in položaja katerega koli opazovalca v njem.

Če bi se imeli za samega sebe, a samovoljno dolgovečnega opazovalca v tem vesolju, bi gledali na položaje galaksij, kakršni so bili pred mnogimi milijardami let in ampak danes, kaj bi videli?

Videli bi, da so se položaji galaksij spreminjali zelo podobno, kot so semena spreminjala položaj v hlebčku, ki je vzhajal. Upoštevajte pa, da semena sami ne širijo se, ker so gravitacijsko vezani. Vesolje se širi okoli njih, povečuje razdaljo med njimi, toda stvari, kot so posamezni planeti, zvezde, galaksije, celo skupine in kopice galaksij, se same ne širijo z vesoljem, ampak se širijo le od drugih vezanih struktur, ki jih same niso tudi vezan na.

Z drugimi besedami, vaš pas se morda širi, vendar tega ne morete kriviti za Vesolje!

Kaj povzroča to?

Krivec za vse to je, kot ste morda slutili, narava samega prostora-časa. Način, kako se vesolje razvija - način, kako se razdalje širijo ali krčijo za opazovalca v katerem koli referenčnem okviru - je odvisen od količine snovi in ​​energije v vesolju. To je ključno razodetje splošne relativnosti, kot to velja za kozmologijo: snov in energija v vseh njegovih oblikah prisotna v vesolju določa razvoj prostora in časa. In to je storil za vso zgodovino znanega vesolja in, kolikor lahko ugotovimo, bo nadaljujte to storiti samovoljno daleč v prihodnost.

Torej, končno, kaj pa svetloba? Lahko si predstavljate nekaj, kot je opisal Mikko - površino balona, ​​ki se širi - in si predstavljate, da ste na njem narisali mrežne črte. Ker je energija fotonov (svetlobe) opredeljena z njihovo valovno dolžino, je razumljivo, da se bo, ko se Vesolje širi (ali, v teoriji, krči), valovna dolžina raztezala skupaj z naraščajočim Vesoljem (ali stisnjena, v primeru pogodbeno vesolje), zaradi česar postane rdeče (ali modro spremenjeno).

Zdaj se lahko vprašate zakaj to se dogaja in kako smo lahko prepričani v to to učinek je tisti v igri? Navsezadnje se Vesolje morda širi, vendar to ni edino, kar lahko povzroči rdeči premik.

Zlasti ste že slišali za Dopplerjev učinek, ki povzroči, da policijska / reševalna sirena zasliši višje, ko se premakne proti vam, in nižje, ko se oddalji od vas.

Tako kot se grebeni zvočnih valov stisnejo v smeri gibanja in raztegnejo stran od smeri gibanja, se tudi svetloba obnaša enako natančno! Če se vir, ki oddaja svetlobo, oddaljuje od vas, se zdi, da je ta svetloba rdeče premaknjena, če pa se vir premika proti vam, pa je videti, da je svetloba modro premaknjena.

Vendar se morate tudi zavedati, da po splošni relativnosti gravitacija tudi vpliva na energijo fotonov. (Ne pozabite, da sta prostor-čas in snov / energija zapleteni!) Pomislite, kako je prostor ukrivljen zaradi prisotnosti mase, in pomislite, kako mora to izgledati okoli Zemljo, če jo poskusite vizualizirati.

Ko pošiljamo signale v vesolje in nazaj na Zemljo - na primer za GPS - mi potrebujejo upoštevati relativistične učinke ne le gibanja, ki je posebna relativnost, ampak tudi gravitacijsko polje Zemlje.

Predstavljajte si, kaj bi se zgodilo, če bi imel elektron in pozitron, par delcev snovi / antimaterije, visoko nad Zemljo. Ko jih izničim, bodo proizvedli energijo v obliki dveh fotonov zelo posebne energije: energije, enakovredne masi počitka delcev!

Kaj pa, če bi te delce spustil visoko nad Zemljo, jih izničil tam zgoraj in nato pustil, da fotoni dosežejo Zemljino površje? Bi bili na površju Zemlje enaki energiji kot v vesolju?

Ti morda biti v skušnjavi, da bi rekli da, vendar bi to kršilo ohranjanje energije. Pomislite, kaj bi se zgodilo, če bi te delce spustil in pustil, da padejo. Ko so se spuščali na zemeljsko površje, so pobirali kinetično energijo in se ob padcu premikali vse hitreje. Tik preden zadenejo zemeljsko površje, se znajdejo in uničijo.

Ne bi smelo biti pomembno, ali se delci izničijo in nato padejo ali padejo in nato izničijo z ohranjanjem energije, v fotonski energiji mora biti gravitacijski premik saj se spreminjajo gravitacijske lastnosti prostora!

Spomnim jih, da se zavedate, da obstajata dve možnosti, kako lahko pride do rdečega premika. In zdaj smo prišli do galaksij, najdenih blizu in daleč v našem vesolju, ki se širi.

Ali se ta rdeči premik zgodi, ker se vesolje razteza (tj. Gravitacijski razlog), ali se rdeči premik dogaja, ker se galaksije, ki oddajajo sevanje, odmikajo od nas?

Pri tej predstavi je fantastično to, da če gre za slednje, ker obstaja kozmična omejitev hitrosti - hitrost svetlobe - galaksije, ki jih vidimo na velikih razdaljah, bi morale imeti drugačen razmerje rdeči premik / razdalja, kot predvideva Splošna relativnost! Nekdanja napoved (GR) je spodaj prikazana v črni barvi, medtem ko je napoved brez GR, da bo rdeči premik nepovezan s prostorom-časom (ki jo preprosto določimo s svetlobno hitrostjo in časom povratnega pregleda), prikazana z rdečo.

To je pomemben kozmični test za izvedbo, ker če je valovna dolžina svetlobe ne raztezanje, ko se vesolje širi, kozmičnega mikrovalovnega ozadja ni mogoče razložiti, zato bi bil Veliki pok napačen!

Na srečo Splošna relativnost ta test prestane z letečimi barvami in frekvenco / valovno dolžino naredi spremembe, ko se vesolje širi, kar smo neposredno izmerili na različne načine, tudi z merjenjem temperature v različnih obdobjih v zgodovini vesolja.

In prav zato - v vesolju, ki ga vlada splošna relativnost, kar se zdi naš Vesolje - svetloba mora rdeči premik ali modri premik, ko se vesolje širi ali krči, ali ko se gravitacijske lastnosti vesolja razvijajo na splošno.

Hvala za odlično vprašanje in upam, da vam je bila všeč ta izdaja Ask Ethan. Pošljite svoja vprašanja in predloge tukaj, v naslednjem stolpcu pa je lahko vse, kar izberete!


Ali rdeči premik fotonov zaradi širjenja vesolja krši ohranjanje zagona? - astronomija

Recimo, da zvezda oddaja modri foton. Ta modri foton doživlja rdeč premik, ko potuje skozi naraščajoče vesolje, in modri foton postane rdeč foton.

Vemo, da modri fotoni nosijo več energije kot rdeči. Kaj se je zgodilo z energijsko razliko?: Pomislite:

Da nastane foton določene frekvence, je potrebna določena količina energije, da, vendar je količina energije, ki jo nosi delec, relativna. Kot bi rekli, če streljam na letalo, vendar krogla ne prebije trupa, kaj se je zgodilo z manjkajočo energijo. Ni manjkajoče energije, preprosto ne stojiš na mestu, kot bi dobra tarča.

Manjkajoča energija je šla v relativnost, da bi ohranila celotno energijo v vesolju, kjer je svetlobna hitrost končna.

Priljubljena tema. Na primer, glejte:

Redshifting - energija nekam gre (http://www.bautforum.com/questions-answers/53668-redshifting-energy-goes-somewhere.html) (februar 2007)
kam gre izgubljena energija? (http://www.bautforum.com/questions-answers/74169-where-does-lost-energy-go.html) (maj 2008)

In zdi se, da se pri vsaki temi o rdečem premiku, ki gre zelo daleč, to vprašanje pogosto postavi. Vseh teh pa ne bom našteval.

Oh, dobrodošli na forumu BAUT.

Recimo (sestavimo številke za ponazoritev), da elektron pade 10eV z višje na drugo nižjo stopnjo v mirujočem atomu v oddaljeni zvezdi. Oddaja recimo 10eV fotona, ki ima ustrezno valovno dolžino in barvo.

Ta foton ima po potovanju od oddaljene zvezde do nas novo, daljšo valovno dolžino in ustrezno novo, & quotredder & quot; barvo in nižjo energijo, recimo 8eV. Ko ta foton zadene atom, lahko naleti na elektron, ne pa na 10 eV, le 8.

Energija fotonov ni relativna, podana je z E = hc / lambda

Če pogledam sliko pred in po, je neravnovesje 2eV. & quotrelativity & quot ni oblika energije.

Hvala za prispevek.

Energija fotonov ni relativna, podana je z E = hc / lambda, lambda pa je relativna v različnih okvirih, zaradi česar je E relativna v različnih okvirih. Energija se ohranja v vašem lastnem vztrajnostnem okviru, vendar so količine odvisne od okvira, kot jasno kaže primer krogle in ravnine v alainprice-u. Tam se energija & quotgoes & quot v običajnem Dopplerjevem premiku. V žargonu je energija ohranjena, vendar ni nespremenljiva.

Toda glede širjenja vesolja: če bi bilo Vesolje širijoča ​​se škatla, ki vsebuje plin fotonov, bi bilo očitno, da je energija, izgubljena zaradi kozmološkega rdečega premika, vplivala na spremembo prostornine škatle, saj fotoni pritiskajo premikajoče se stene in odbijal nazaj rdeče premaknjen.
Toda v neomejenem vesolju naš fotonski plin nikjer ne bi mogel delati. Torej, kot pravi Edward Harrison v svoji knjigi Cosmology: The Science of the Universe:
Načelo ohranjanja energije nam dobro služi v vseh znanostih, razen v kozmologiji. V vezanih predelih, ki se ne širijo z vesoljem. lahko zasledimo kaskado in medsebojno delovanje energije v njenih večkratnih oblikah in trdimo, da je ohranjena. Toda v vesolju kot celoti ni ohranjeno. Skupna energija se v naraščajočem vesolju zmanjšuje, v pogodbenem vesolju pa povečuje. Kam gre energija v naraščajočem vesolju? In od kod prihaja v pogodbenem vesolju? Odgovor ni nikjer, saj v kozmosu energija ni ohranjena. Grant Hutchison

Prvič, NE ​​razmišljam o tem kot o velikem kozmološkem problemu. Samo en foton potuje morda 200 milijonov svetlobnih let, zato se vedno dobro drži našega vidnega vesolja. Vsaj v tem okviru ni nobene znane izjeme od zakona o ohranjanju energije.

Dva. Da, res je, da je valovna dolžina odvisna od referenčnega okvira. Hitreje kot & quot; vklopim & quot; foton, krajša je njegova valovna dolžina.

Še vedno. Predstavljajte si galaksijo A in galaksijo B (ki se oddaljujeta druga od druge kot vse oddaljene galaksije.)
Začetno stanje: vzbujeni atom miruje v galaksiji A

Omenjeni atom ima vzbujeni padec elektronov iz vzbujenega stanja v drugo stanje 10eV nižje in oddaja 10eV fotona. Photon odpotuje v galaksijo B in se pri tem raztegne. Photon zadene atom v miru v galaksiji B. Ta atom bo videl 8eV foton in eden od njegovih elektronov bo potisnjen navzgor za 8eV

Končno stanje: atom v galaksiji A je zdaj brez vzbujanja, atom v galaksiji B pa zdaj 8eV.

Če primerjamo začetno in končno navedeno, je neto izguba 2 eV.

Pomembno je, da se ta energijska razlika med začetnim in končnim stanjem ne bi zgodila, če se prostor med galaksijami ne bi širil.

: confused: Širjenje prostora med obema galaksijama (ne glede na to, kaj počne vesolje kot celota) je neposredni vzrok za to izgubo energije.

Žal mi je, ker sem vztrajen, vendar se to zdi očitno vprašanje in mora obstajati preprost odgovor. To me spravlja ob pamet! :)

Ne vidim tega kot izgubo energije. Foton ima eno energijo glede na
atom, ki ga oddaja, in drugačna energija glede na atom, ki ga oddaja
absorbira. Če se atomi odmikajo drug od drugega, fotoni
energija pri absorpcijskem atomu nižja. Če se atomi premikajo proti
energija fotona pri absorpcijskem atomu je večja. Res je
ne zahtevajo kozmičnih razdalj za ustvarjanje teh energijskih razlik. Samo
relativno gibanje med oddajnikom in sprejemnikom.

no, ta seštevek je napačen ^^^ lol oh no: think:: doh:

hkrati pa je celotno vesolje staro le 13 milijard let. čudim se, če bi bilo mogoče te pojave odkriti.
še nismo videli fotona, ki je potoval bilijon svetlobnih let.

Pomembno je, da se ta energijska razlika med začetnim in končnim stanjem ne bi zgodila, če se prostor med galaksijami ne bi širil.
Zakaj ne? Mislite, da če imam en atom, ki se giblje s hitrostjo približno c / 5, ne bo oddajal 10 eV fotona v svojem okviru, ampak 8 eV fotona v okviru mirujočega atoma, ki absorbira foton? Upoštevajte, da v tej situaciji ni prostora za razširitev in zagotovo boste v mirujočem atomu dobili le 8 eV vzbujanja. Kam je šel 2 eV v tem primeru? Šel je v gibljivi atom! Pri oddajanju fotona nastane & quotrecoil & quot, ki nekoliko pospeši atom c / 5. Če boste izračunali matematiko, boste kot čarovnija ugotovili, da je vsa manjkajoča energija v gibljivem atomu (pa tudi zelo majhna količina pri odboju mirujočega atoma, vendar lahko to zanemarite).

Upoštevajte, da je ta odgovor drugačen, če govorite o gravitacijskem rdečem premiku ali kozmološkem rdečem premiku. Mislim, da se poskušate tukaj držati najpreprostejšega primera. Zmeden sem, zakaj pravite, da nočete razmišljati o kozmoloških rdečih premikih in potem takoj začnete govoriti o tem, kam gre energija za kozmološke rdeče premike. Kot je dejal Grant, v tem primeru ne morete pričakovati ohranjanja energije, saj relativistična obravnava gravitacije zaplete stvari.

Žal mi je, ker sem vztrajen, vendar se to zdi očitno vprašanje in mora obstajati preprost odgovor.
V preprosti situaciji z dvema atomoma v relativnem gibanju obstaja preprost odgovor.

Končno vidim njegovo bistvo. Odgovor, o katerem dvomim, je v številkah, ampak v zaznavanju.

Skupaj s "spremembo" v energiji se spreminja tudi "čas". Zaradi relativne hitrosti (ali širitve prostora) pride tudi do časovnega premika. Foton, čeprav je delček, se vam zdi, da deluje v "počasnejšem" sistemu. Če želite, si predstavljajte, da traja več časa, da se foton odda, ko se objekt premika / umika in je vse skupaj smiselno. Foton se še vedno oddaja kot "delček", zato počasnejša ura rdeče premakne vse, še preden se foton sploh odda.

Kot opazovalec se morate tega zavedati in popraviti podatke, da vidite, da je pravzaprav foton oddajal 10eV padec.

En passant, vous tes fran ais (europêen / autrement)?

Skupaj s "spremembo" v energiji se spreminja tudi "čas". Zaradi relativne hitrosti (ali širitve prostora) pride tudi do časovnega premika. Foton, čeprav je delček, se vam zdi, da deluje v "počasnejšem" sistemu. Če želite, si predstavljajte, da traja več časa, da se foton odda, ko se objekt premika / umika in je vse skupaj smiselno. Foton se še vedno oddaja kot "delček", zato počasnejša ura rdeče premakne vse, še preden se foton sploh odda.

Ni vam treba upočasniti časa oddaljenih zvezd ali galaksij.

Lahko si omislite rdeče in modre premike, ki jih zemlja meri v svetlobi oddaljenih zvezd, ko se zemlja vsako leto vrti okoli sonca. Za zvezde, ki so približno pritrjene glede na sonce, ko se zemlja premakne proti njim, njihovi lahki modri premiki. Šest mesecev kasneje, ko se zemlja oddalji od njih, se njihovi lahki rdeči premiki. Tem zvezdam se ure ne upočasnjujejo in pospešujejo samo v dobro nas na zemlji.

Modro pomanjšan pogled na dogodek bi res igral hitreje, rdeče premikani pa počasneje. Kot hitra in umazana miselna vaja. Če potujete s svetlobno hitrostjo, se čas ustavi. Če gremo torej lahko zelo hitro, lahko v hipu pridemo nekam daleč. Recimo, da se supernova v Andromedi izkaže trenutno. Čarobno in v trenutku vzletimo do 99% hitrosti svetlobe proti njej. Recimo, da do tja traja nekaj tednov. Do takrat dogodka supernove že ni bilo več. Pravzaprav smo videli, da se je vse zgodilo v prvem dnevu potovanja. Na zemlji je bil ta dan tisoč let. Tistih "nekaj tednov" na zemlji bi pomenilo, da je supernova še vedno živa in se kaže.

Resnično dvomim, da izmerimo premik zaradi gibanja Zemlje. V vrsticah napak hitrosti merjenega predmeta je neuporabno. V primerjavi s sateliti znotraj sončnega sistema (meritve / poskus Cassini GR), ok.

Modro pomanjšan pogled na dogodek bi res igral hitreje, rdeče premikani pa počasneje.

Kaj vam zdaj to pove? Pove vam, da sporočila prihajajo hitreje in počasneje, in kaj vam to pove?

Naš zemeljski čas se zagotovo ne spremeni, ko se vrtimo okoli sonca. Ker so bile zvezde v eni smeri rdeče premikane pred šestimi meseci in so zdaj modro premikane, medtem ko so bile zvezde v drugi smeri modro premikane pred šestimi meseci in zdaj so rdeče premikane. Kaj vam to pove? Zares dobro premisli.


Resnično dvomim, da izmerimo premik zaradi gibanja Zemlje.

Ne, vemo, že večkrat je bilo potrjeno. Prvič opazil in napisal William Huggins leta 1868. Če želite razpravljati o tej temi, bi morali to že vedeti in bi že morali brati Hugginsove članke o tem. To je prvič napovedal Doppler leta 1842.

Strinjam se, da v zvezdnih spektrih opazimo Dopplerjev premik zaradi gibanja Zemlje,
vendar se z vami ne strinjam glede relativnega časa, ki ga je opisal alainprice. Ti
recimo, da se & quotNas naš zemeljski čas zagotovo ne spremeni & quot; toda to je naša lastnost
čas. Kaj alainprice pravi, da je pomembno, je očitna sprememba v
pretok časa pri oddajniku svetlobe zaradi relativnega gibanja med
oddajalec in opazovalec.

Strinjam se, da v zvezdnih spektrih opazimo Dopplerjev premik zaradi gibanja Zemlje,
vendar se z vami ne strinjam glede relativnega časa, ki ga je opisal alainprice. Ti
recimo, da se & quotNas naš zemeljski čas zagotovo ne spremeni & quot; toda to je naša lastnost
čas. Kaj alainprice pravi, da je pomembno, je očitna sprememba v
pretok časa zaradi gibanja med oddajnikom svetlobe in opazovalcem.


To se imenuje "Dopplerjev učinek".

Zdi se, da se odmikajoča se piščalka vlaka ne pojavlja le manj pogosto pri zadnjem mirujočem opazovalcu, ampak se tudi trajanje zvoka piščalke pri opazovalcu podaljša. En sekundni pisk na premikajoči se piščalki bo trajal dlje kot eno sekundo, ko ga bo sprejel nepremični opazovalec. Enako, če imamo mirujoči vlak in opazovalca, ki se umika. Enako, če imamo mirujočo zvezdo in oddaljeno zemljo. To je znano že od 1840-ih. (urejeno za dodajanje) Toda očitno se danes v šolah ali na univerzah ne učijo osnovnih načel Dopplerjevih učinkov.

Recimo, da se supernova v Andromedi izkaže trenutno.

Trenutno kje. zdaj tukaj in ne bomo več videli svetlobe za to

Če se to zgodi zdaj v Andromedi, sploh ne bomo vedeli, da se je dogodek zgodil, dokler nas ta luč ne doseže

Čez 2,2 milijona let.

Če (HST) vesoljski teleskop Hubble "samo zazna" (pogled na Andromedo in ogled "prve luči" dogodka SN) svetlobe iz SN v Andromedi, potem se je ta dogodek zgodil v Andromedi

Zdaj, če je to bankomat. nekaj je drastično narobe!

Nisi se strinjal s tem, kar sem rekel, in kar si rekel alainprice
narobe.

Vendar se dopplerjeva svetloba ne premika povsem enako kot zvok,
in posamezni fotoni nimajo merljive dolžine, zato je, kot da bi bili
vse enako dolge.

Nisi se strinjal s tem, kar sem rekel, in kar si rekel alainprice
narobe.

Vendar se dopplerjeva svetloba ne premika povsem enako kot zvok,
in posamezni fotoni nimajo merljive dolžine, zato je, kot da bi bili
vse enako dolge.

Svetloba ima valovne dolžine in frekvence. Opazimo, da se svetlobne valovne dolžine premikajo, frekvence pa premikajo. To bi lahko razumeli kot upočasnitev in pospešitev hitrosti, vendar je to samo iluzija. Čas in frekvence "izgubljenost" med fazo rdečega premika se povrnejo med fazo blueshift. Toda stopnje ur na zemlji in na zvezdah se ne spreminjajo in čas ni izgubljen ali pridobljen. Vse to so napovedovali, opazovali in poročali v 19. stoletju in vedno znova potrjevali.

Nisi se strinjal s tem, kar sem rekel, in kar si rekel alainprice
narobe.

Vendar se dopplerjeva svetloba ne premika povsem enako kot zvok,
in posamezni fotoni nimajo merljive dolžine, zato je, kot da bi bili
vse enako dolge.
Svetloba ima valovne dolžine in frekvence. Opazujemo svetlobne valovne dolžine
in se opazi, da se frekvence premikajo. To bi lahko bilo
dojema kot upočasnitev in pospešitev & # 8220hitrosti & # 8221, vendar je to samo iluzija.
Čas in frekvence & # 8220izgubljene & # 8221 med fazo rdečega premika se povrnejo med
faze blueshift.
Faza ponovnega prestavljanja? Blueshift faza? Od kod ste jih dobili?
Tega ni.

V primeru, da en atom oddaja foton, drugi atom pa absorbira
ta foton, kadar obstaja relativna hitrost ločevanja med
oddaja atom v času emisije in absorbira atom v
čas absorpcije bo foton rdeče premaknjen. Blueshift ni
vključeni.

Svetloba ima valovne dolžine in frekvence. Opazimo, da se svetlobne valovne dolžine premikajo, frekvence pa premikajo. To bi lahko razumeli kot upočasnitev in pospešitev hitrosti, vendar je to samo iluzija. Čas in frekvence "izgubljenost" med fazo rdečega premika se povrnejo med fazo blueshift. Toda stopnje ur na zemlji in na zvezdah se ne spreminjajo in čas ni izgubljen ali pridobljen. Vse to so napovedovali, opazovali in poročali v 19. stoletju in vedno znova potrjevali.
Sam5, nehaj promovirati bankomat v Q & ampA

Nimam najbolj nejasne ideje o čem govoriš tukaj Sam5,

Ken, poišči Sam5 kot avtorja z mojim imenom Normandy6644, Tassel, Fortis, Sean, Eroica, siva v ključni besedi. Dobili boste več, kot želite. Ali pa poglejte nedavno temo, v katero je Richard vpletel majhen okus.

(odrez)
Upoštevajte, da je ta odgovor drugačen, če govorite o gravitacijskem rdečem premiku ali kozmološkem rdečem premiku. (odrez)

Če bi bil kozmološki rdeči premik posledica širjenja vesolja, bi to morala biti absolutna vrednost za vse valovne dolžine, absolutna & quotstretch & quot, ker vesolje ne bi moglo prilagoditi svoje širitve (med dvema danima atomoma / galaksijama) različnim valovnim dolžinam posebej. Ali kaj pogrešam?


V preprosti situaciji z dvema atomoma v relativnem gibanju obstaja preprost odgovor.

Da, in mislim, da enak odgovor velja za situacijo širitve dveh atomov v vesolju.

Uredi, da dodam: hotel sem povedati, da mislim, da je kozmološki rdeči premik preprosto Dopplerjev rdeči premik

Če bi bil kozmološki rdeči premik posledica širjenja vesolja, bi to morala biti absolutna vrednost za vse valovne dolžine, absolutna & quotstretch & quot, ker vesolje ne bi moglo prilagoditi svoje širitve (med dvema danima atomoma / galaksijama) različnim valovnim dolžinam posebej. Kozmološki rdeči premik je konstanten pri vseh valovnih dolžinah: če imamo spekter fotonov oddanih skupaj, potem kozmološki rdeči premik vpliva na vse v enakem razmerju: če se energija za enega prepolovi, se za vse prepolovi.
Razlika je čas letenja fotona: če potuje dlje časa (prečka večjo razdaljo), se močneje premakne rdeče. To je samo zato, ker Vesolje s časom spreminja faktor lestvice, zato dlje ko potuje foton, večja je razlika v faktorju lestvice med časom oddajanja in časom sprejema, zato je večji rdeči premik.

Svetloba ima valovne dolžine in frekvence. Opazimo, da se svetlobne valovne dolžine premikajo, frekvence pa premikajo.

živjo sam5,
Kakšna je razlika med frekvencami in dolžino valov?

Vem, da se frekvence navzgor dolžine valov krajšajo in so medsebojno sorazmerne.
ampak v resnici niso valovni dolžina in frekvenca enaki?

Da, vendar so obratno sorazmerne. Frekvenca narašča, valovna dolžina pada. Ista stvar pa se nanaša na izmerjeno energijo delca.

Tako priljubljena tema za razprave. Vendar me ni več.

Kozmološki rdeči premik je konstanten pri vseh valovnih dolžinah: če imamo nekaj spektra fotonov oddanih skupaj, potem kozmološki rdeči premik vpliva na vse v enakem razmerju: če se energija za enega prepolovi, za vse prepolovi.


Toda ravno to je moja poanta: kozmološki rdeči premik vpliva na njih v enakem razmerju.

Če se prostor razširi za recimo 50 nm, potem je treba VSE valovne dolžine & quot; raztegniti & quot; za 50 nm, tj. 300 nm - & gt 350 nm, 500 nm - & gt 550 nm, 700 nm - & gt 750 nm itd., In ne v isti del Toda resničnost kaže, da to ni res (točno to, kar pravite).
Zato kozmološki rdeči premik (ali blueshift) ni nič drugega kot Dopplerjev rdeči premik. Samo & quotvelocity & quot-frekvenčni premik zaradi širjenja prostora.
Brez protislovij s SR, GR, Newtonovo fiziko,.

Če se prostor razširi za, recimo, 50 nm, potem je treba VSE valovne dolžine "raztegniti" za 50 nm. To ne deluje tako, saj morate določiti razdaljo, ki poveča njegovo dolžino za 50 nm (v nekem časovnem obdobju): razširitev je brezdimenzionalna razmerje razdalj, ne razdalja sama po sebi. Od tod ideja o & quotscale faktorju & quot; katere spremembe povzročajo kozmološki rdeči premik.
Torej, če se mikrometer razširi za 50 nm (v določenem časovnem intervalu), se ta poveča za 5%, ves prostor se poveča za 5% in vse valovne dolžine bodo prizadete za 5%.

Pridi drugače. Elastični trak znane končne dolžine lahko raztegnemo za (recimo) en centimeter. To je odsek enega centimetra na & ltlength pasu & gt. Vsaka polovica pasu se bo povečala za pol centimetra, vsaka četrtina pasu pa za četrt centimetra itd. Toda na ta način ne moremo raztegniti celotnega prostora za izmerjeno dolžino, saj je vesolje neznane, morda neskončne dolžine. Tako kot da gledamo elastiko, ne da bi videli njene konce. Vse, kar lahko naredimo za merjenje njegovega raztezanja v teh okoliščinah, je, da označimo pas na dveh točkah in izmerimo sorazmerno spremembo razdalje med njimi v nekem časovnem obdobju.
Prav tako Vesolje.

To ne deluje tako, saj morate določiti razdaljo, ki poveča njegovo dolžino za 50 nm (v nekem časovnem obdobju): razširitev je brezdimenzijsko razmerje razdalj in ne razdalja sama po sebi.
Tega ne razumem. Z vidika mojih laikov razširitev 50 nm ni odvisna od razdalje (dolžine). Ne glede na to, ali je razdalja 1 m ali 1 svetlobno leto, je raztezanje 50 nm popolnoma enako pri obeh, kajne?


Pridi drugače. Elastični trak znane končne dolžine lahko raztegnemo za (recimo) en centimeter. Tega ne moremo storiti s vesoljem, saj je vesolje neznane, morda neskončne dolžine. Kot da gledamo elastiko, ne da bi videli njene konce. Vse, kar lahko naredimo za merjenje njegovega raztezanja v teh okoliščinah, je, da označimo pas na dveh točkah in izmerimo sorazmerno spremembo razdalje med njimi v nekem časovnem obdobju.
Prav tako Vesolje.

Hmmm, nekaj časa bom moral razmisliti o tem. Pravzaprav sem mislil na znamenito balonsko analogijo. Če na površino balona narišete dve različni (v valovni dolžini) sinusni funkciji, jo nato razstrelite, ali bi bil raztezanje obeh valovnih dolžin & quotproporcionalno & quot; ali & quotabsolute & quot?

Hmmm, nekaj časa bom moral razmisliti o tem. Pravzaprav sem mislil na znamenito balonsko analogijo. Če na površino balona narišete dve različni (v valovni dolžini) sinusni funkciji, jo nato razstrelite, ali bi bil raztezanje obeh valovnih dolžin & quotproporcionalno & quot; ali & quotabsolute & quot? Sorazmerno. Če se površina balona podvoji, se vsaka majhna ploskev podvoji tudi. Vse, kar narišete na tem majhnem obližu, se podvoji. Vse, kar narišete na poljubnem obližu, se podvoji. Predstavljajte si, kako narišete dva vala, drug ob drugem, enega z dvojno valovno dolžino drugega. Napihnite balon, da se njegova površina podvoji. Valovi se sorazmerno raztezajo, vsak podvoji svojo valovno dolžino.

(Pravzaprav sem svojemu prvotnemu besedilu o elastiki, ko ste odgovarjali, dodal malo več, bolj ali manj v ta namen.)

Menim, da je bila objava št. 35 odlična razlaga.

Vzemite velik gumijasti trak ali elastični trak, nanj nanesite nekaj oznak in opazujte
kaj se zgodi z njimi, ko ga raztegnete. Pojavi se popolnoma isto
na balonu, ko ga pihate, seveda, vendar v 2-D namesto v samo 1-D.

Žal sem hotel odgovoriti na to:
Tega ne razumem. Z vidika mojih laikov razširitev 50 nm ni odvisna od razdalje (dolžine). Ne glede na to, ali je razdalja 1 m ali 1 svetlobno leto, je raztezanje 50 nm popolnoma enako za oba, kajne? Predstavljajte si, da je razširitveni meter vgrajen v razširjajoče se svetlobno leto (približno 1016 metrov).
Če se svetlobno leto razširi za 50nm (= 5 x 10-8 metrov), se vsak meter znotraj njega razširi za samo 5 joktometrov (= 5 x 10-24 metrov).
Če se števec razširi za 50 nm in se vsak meter okoli njega razširi za enako velikost, se svetlobno leto razširi za 500 megametrov (5 x 108 metrov).
Tako deluje enakomerna širitev (kot jo opazimo v resničnem vesolju) in vidite, da ena ni enakovredna drugi.

Čez noč sem razmišljal o tem in to bi lahko bilo to. Zlasti je to podobno kot pri optični melasi (pri kateri vem, da se energija ohranja): nastavite laser tako, da so fotoni za las pod energijsko stopnjo atoma - naj se omenjeni atom premakne v žarek in foton je videti modro premaknjen na atom, ki zdaj lahko absorbira foton, in upočasnjen.

Ne dvomim, da matematika deluje, samo nisem prepričan, katere dele pogrešam - in mislim, da še vedno nekaj pogrešam.

Če pogledam absorpcijske črte H iz oddaljene galaksije. H oddaja 10 eV (recimo) fotonov v okvir te galaksije. H tudi oddaja 10 eV fotonov v moji galaksiji. Ta foton iz oddaljene galaksije je zdaj 8eV foton do trenutka, ko pride sem, merjeno v okvirju moje galaksije - tudi če se ga ne trudimo zaznati, zato ni povratnega udara.

Potem: ali je energija fotona še vedno 10 eV, če jo merimo v okviru oddaljene galaksije? Če je odgovor nedvomno pritrdilen, potem je vse v redu.

Kar zadeva kozmološki vidik, sem mislil, da da, širitev vesolja je kozmologija, vendar vprašanje ni povezano z ohranjanjem energije vesolja kot celote.


Zakaj ne? Mislite, da če imam en atom, ki se giblje s hitrostjo približno c / 5, ne bo oddajal 10 eV fotona v svojem okviru, ampak 8 eV fotona v okviru mirujočega atoma, ki absorbira foton? Upoštevajte, da v tej situaciji ni prostora za razširitev in zagotovo boste v mirujočem atomu dobili le 8 eV vzbujanja. Kam je šel 2 eV v tem primeru? Šel je v gibljivi atom! Pri oddajanju fotona nastane & quotrecoil & quot, ki nekoliko pospeši atom c / 5. Če boste izračunali matematiko, boste kot čarovnija ugotovili, da je vsa manjkajoča energija v gibljivem atomu (pa tudi zelo majhna količina pri odboju mirujočega atoma, vendar lahko to zanemarite).

Upoštevajte, da je ta odgovor drugačen, če govorite o gravitacijskem rdečem premiku ali kozmološkem rdečem premiku. Mislim, da se poskušate tukaj držati najpreprostejšega primera. Zmeden sem, zakaj pravite, da nočete razmišljati o kozmoloških rdečih premikih in potem takoj začnete govoriti o tem, kam gre energija za kozmološke rdeče premike. Kot je dejal Grant, v tem primeru ne morete pričakovati ohranjanja energije, saj relativistična obravnava gravitacije zaplete stvari.

V preprosti situaciji z dvema atomoma v relativnem gibanju obstaja preprost odgovor.

H oddaja 10 eV (recimo) fotonov v okvir te galaksije. H tudi oddaja 10 eV fotonov v moji galaksiji. Ta foton iz oddaljene galaksije je zdaj 8eV foton do trenutka, ko pride sem, izmerjen v okviru moje galaksije - tudi če se ga ne trudimo zaznati, zato ni odboja. Ustrezen odboj v vašem scenariju ni naš, gre za odboj v oddajajočem atomu, ki je zagotovo vedno tam. Prefinjenost je, da bo odboj v gibljivem atomu (knjiženje energije v našem lastnem stacionarnem okviru) ustrezal veliko več energije kot v okviru, kjer oddajnik miruje. Tako deluje energija - sešteva se v katerem koli okviru, v različnih okvirih pa je drugačna. O tem je vredno razmisliti.


Potem: ali je energija fotona še vedno 10 eV, če jo merimo v okviru oddaljene galaksije? Če je odgovor nedvomno pritrdilen, potem je vse v redu.
Če si predstavljamo, da je ta rdeči premik Dopplerjev premik in ne kozmološki rdeči premik (na katerega močno vpliva gravitacija in za razumevanje zahteva splošno relativnost - res, mislim, da je to gravitacijski rdeči premik), potem je odgovor & quotyes & quot. Toda resnična poanta je v tem, da nikoli ne morete reči "ko" in "ali" zakaj "rdeč premik, ki se je zgodil na kakršen koli absolutni način, edino absolutno je opaziti, da fotona ni mogoče absorbirati v 10eV liniji. Razlog za to je mogoče navesti na veliko različnih načinov, odvisno od izbranega referenčnega okvira. Ostanimo pri običajnih dopplerjevskih premikih prvega reda in recimo, da v okviru oddajnika fotona 10eV ni mogoče absorbirati, ker bi moral absorpcijski atom pobrati 2 eV kinetične energije iz trka absorpcije, medtem ko v okviru absorpcijskega atoma fotona ni mogoče absorbirati, ker je že izgubil 2 eV pri odboju oddajajočega atoma. Tako pač deluje energija v različnih okvirih (grant Hutchison je dejal, da je bila ohranjena, vendar ne nespremenljiva).

Da, oddajajoči atom se bo oddaljil. Toda rdeči premik se zgodi šele pozneje:
Atom oddaja 10eV fotona, foton se takoj ujame in opazi se, da je 10eV.
Primerjaj z:
Atom oddaja 10eV fotona, foton potuje nekaj 100 milijonov ly in opazi se, da je 8eV (v okviru druge galaksije).

V obeh primerih je odboj enak
(če se meri v istem okviru), zato to ne more biti razlaga.

Vse bi lahko našli, če bi vedel, da če je energija fotona na lokaciji zaznavne galaksije, vendar v referenčnem okviru oddajajoče galaksije, še vedno 10eV. Mogoče je - preprosto ne vem odgovora na to vprašanje.


Ustrezen odboj v vašem scenariju ni naš, je odboj v oddajajočem atomu, ki je zagotovo vedno tam. Prefinjeno je, da bo odboj v gibljivem atomu (knjiženje energije v našem lastnem mirujočem okviru) ustrezal veliko več energije kot v okviru, kjer oddajnik miruje. Tako deluje energija - sešteva se v katerem koli okviru, v različnih okvirih pa je drugačna. O tem je vredno razmisliti.

Da, oddajajoči atom se bo oddaljil. Toda rdeči premik se zgodi šele pozneje:
Atom oddaja 10eV fotona, foton se takoj ujame in opazi se, da je 10eV.
Primerjaj z:
Atom oddaja 10eV fotona, foton prepotuje nekaj 100 milijonov ly in opazi se, da je 8eV (v okviru druge galaksije).

V obeh primerih je odboj enak
(če se meri v istem okviru), zato to ne more biti razlaga.

Vse bi lahko našli, če bi vedel, da če je energija fotona na lokaciji zaznavne galaksije, vendar v referenčnem okviru oddajajoče galaksije, še vedno 10eV. Mogoče je - preprosto ne vem odgovora na to vprašanje.


Predlagam vam, da greste skozi posebno relativnost od A do Ž, da postane trdna.

10 eV fotona se sprosti in absorbira 2 cm pozneje, še vedno

Iz moje galaksije 10 eV fotona nikoli ni bilo oddanega, za začetek je bilo 8 eV in tako tudi ostane. Zakaj bi bilo napačno trditi, da se rdeči premik zgodi na daljavo in ne na čas? Ne pozabite, da fotoni ne doživljajo časa, zato ni tako, da bi se foton spremenil znotraj.

Zdi se mi, kot da iščete popoln okvir za počitek.

Da, oddajajoči atom se bo oddaljil. Toda rdeči premik se zgodi šele pozneje: še enkrat: vedno je nemogoče reči & "kdaj se rdeči premik zgodi" - to je vedno vprašanje referenčnega okvira ali koordinatnega sistema. Kozmološki rdeči premiki niso nič drugačni, ne kršijo relativnosti.


V obeh primerih je odboj enak
(če se meri v istem okviru), zato to ne more biti razlaga.
To je razlaga, kam gre energija v običajnem (prvem) dopplerjevskem premiku, kot sem rekel. Prej ste rekli, da ne želite vedeti, kam gre energija za kozmološke rdeče premike, ker je na to že takoj odgovoril Grant Hutchison - kozmološki rdeči premiki ne ohranjajo energije. (Dejansko CMB danes vsebuje veliko manj energije kot v preteklosti.) Možna so tudi prizadevanja za obnovitev ohranjanja energije, ki na splošno v neki obliki vključuje gravitacijsko potencialno energijo. Bi bili bolj srečni, če bi rekli, da kozmološki rdeči premiki izgubljajo energijo za gravitacijski potencial? Nobena od teh ni unikatnih slik, prosite za odgovore na pedagogiko (torej slike), ne pa dejanske znanstvene teorije.


Vse bi lahko našli, če bi vedel, da če je energija fotona na lokaciji zaznavne galaksije, vendar v referenčnem okviru oddajajoče galaksije, še vedno 10eV. Mogoče bi bilo - preprosto ne vem odgovora na to vprašanje. Nobenega fizičnega pomena ni, kakšna je energija fotona, kjer koli je, razen kje je, v odkrivalni galaksiji in glede na določenega opazovalca na tej lokaciji. Vse drugo je čisti koordinatni sistem, ravno tako deluje energija.

(snip) nimamo pojma, kaj počne vesolje, zato ne moremo povedati, kako bo svetloba & quotinteract & quot; (snip) Če vprašate & quot, zakaj se valovna dolžina svetlobe širi, kot se vesolje & quot, nikoli ne boste našli zadovoljivega odgovora (snip)

To je res dobra in žalostna novica hkrati.

Dobra novica je: Nisem sam. To me bo (za nekaj časa?) Odvrnilo od neuporabnih nočnih mor
Žalostna novica je:
nihče ne ve, zakaj deluje teorija splošne relativnosti
Po drugi strani pa nihče ne ve, ZAKAJ se svetloba obnaša tako.
Ampak strinjam se s tem

vendar smo ugotovili, da ta (teorija GR) opazovanja poenoti na čudovito preprost in matematično eleganten način
čeprav ga razumem le zelo malo


Kršitve varčevanja z energijo v zgodnjem vesolju lahko pojasnijo temno energijo

To je območje "Južnega stebra" v zvezdotvorni regiji, imenovani meglica Carina. Tako kot razpokanje lubenice in iskanje njenih semen je tudi infrardeči teleskop ta mračni oblak "odprl", da bi razkril zvezdne zarodke, zataknjene v prst podobne stebre debelega prahu. Zasluge: NASA

(Phys.org) - Fiziki predlagajo, da lahko kršitve ohranjanja energije v zgodnjem vesolju, kot jih napovedujejo nekatere spremenjene teorije kvantne mehanike in kvantne gravitacije, pojasnijo problem kozmološke konstante, ki ga včasih imenujejo tudi "najslabša teoretična napoved v zgodovini fizike. "

Fiziki Thibaut Josset in Alejandro Perez z Univerze v Aix-Marseillu v Franciji in Daniel Sudarsky z Nacionalne avtonomne univerze v Mehiki so v nedavni številki objavili članek o njihovem predlogu. Fizična pregledna pisma.

"Glavni dosežek dela je bila nepričakovana povezava med dvema očitno zelo različnima problemoma, in sicer pospešenim širjenjem vesolja in mikroskopsko fiziko," je povedal Josset Phys.org. "To ponuja nov pogled na problem kozmološke konstante, ki je še daleč od rešitve."

Einstein je prvotno predlagal koncept kozmološke konstante leta 1917, da bi spremenil svojo teorijo splošne relativnosti, da bi preprečil širjenje vesolja, saj je takrat vesolje veljalo za statično.

Zdaj, ko sodobna opazovanja kažejo, da se vesolje pospešeno širi, lahko danes kozmološko konstanto razumemo kot najpreprostejšo obliko temne energije, ki ponuja način za upoštevanje trenutnih opazovanj.

Vendar obstaja velika razlika - do 120 velikostnih redov - med veliko teoretično napovedano vrednostjo kozmološke konstante in majhno opazovano vrednostjo. Za razlago tega nesoglasja nekatere raziskave kažejo, da je kozmološka konstanta lahko povsem nova stalnica narave, ki jo je treba natančneje izmeriti, druga možnost pa je, da osnovni mehanizem, ki ga teorija predvideva, ni pravilen. Nova študija spada v drugo vrsto misli, kar kaže na to, da znanstveniki še vedno ne razumejo temeljnih vzrokov kozmološke konstante.

Osnovna ideja novega prispevka je, da bi bile kršitve varčevanja z energijo v zgodnjem vesolju lahko tako majhne, ​​da bi imele zanemarljive učinke v lokalnem merilu in ostale nedostopne sodobnim eksperimentom, hkrati pa bi lahko te kršitve pomembno prispevale na sedanjo vrednost kozmološke konstante.

Večina ljudi meni, da je kršenje ohranjanja energije v nasprotju z vsem, kar so se naučili o najbolj temeljnih zakonih fizike. Toda v kozmološkem merilu ohranjanje energije ni tako neomajen zakon kot v manjših merilih. V tej študiji so fiziki posebej raziskali dve teoriji, v katerih se naravno pojavljajo kršitve varčevanja z energijo.

Prvi scenarij kršitev vključuje spremembe kvantne teorije, ki so bile pred tem predlagane za raziskovanje pojavov, kot sta ustvarjanje in izhlapevanje črnih lukenj, in ki se pojavljajo tudi v interpretacijah kvantne mehanike, v kateri se valovna funkcija spontano sesuje. V teh primerih se energija ustvari v količini, ki je sorazmerna masi predmeta, ki se sesuje.

Kršitve varčevanja z energijo se pojavljajo tudi pri nekaterih pristopih kvantne gravitacije, v katerih se vesoljski čas zaradi temeljne dolžinske meje (Planckova dolžina, ki je približno 10 -35 m) šteje za razdrobljenega. Ta vesoljsko-časovna diskretnost bi lahko privedla do povečanja ali zmanjšanja energije, ki bi lahko začela prispevati k kozmološki konstanti, začenši, ko so se fotoni ločili od elektronov v zgodnjem vesolju, v obdobju, znanem kot rekombinacija.

Kot pojasnjujejo raziskovalci, se njihov predlog opira na spremembo splošne relativnosti, imenovano unimodularna gravitacija, ki jo je leta 1919 prvič predlagal Einstein.

"Energija iz komponent snovi se lahko prenese na gravitacijsko polje in ta" izguba energije "se bo obnašala kot kozmološka konstanta - s poznejšo širitvijo vesolja se ne bo razredčila," je dejal Josset. "Zato ima lahko majhna izguba ali ustvarjanje energije v oddaljeni preteklosti danes velike posledice v velikem obsegu."

Ne glede na vir kršitve varčevanja z energijo, pomemben rezultat je, da je energija, ki je bila ustvarjena ali izgubljena, s časom v vedno večji meri vplivala na kozmološko konstanto, medtem ko so se učinki na snov sčasoma zmanjševali zaradi širjenja vesolje.

Kot pojasnjujejo fiziki v svojem prispevku, je še en način, da lahko kozmološko konstanto predstavljamo kot zapis o neobstoju energije v zgodovini vesolja.

Trenutno ni mogoče ugotoviti, ali so tukaj raziskane kršitve varčevanja z energijo resnično vplivale na kozmološko konstanto, vendar fiziki načrtujejo nadaljnjo preiskavo možnosti v prihodnosti.

"Naš predlog je zelo splošen in vsaka kršitev varčevanja z energijo naj bi prispevala k učinkoviti kozmološki konstanti," je dejal Josset. "To bi lahko omogočilo nove omejitve fenomenoloških modelov, ki presegajo standardno kvantno mehaniko.

"Po drugi strani pa so neposredni dokazi, da temno energijo pridobiva energija, ki ni ohranjena, videti večinoma nedosegljivi, saj imamo danes dostop do vrednosti lambde [kozmološke konstante] in omejitve njenega razvoja le pozno. . "


Tema: Cosmic Redshift in Photon Energy

Ko foton prevozi kozmogoške razdalje, dobi kozmološki rdeči premik. Enostavno ga je razložiti, ko pomislite na to, da se valovna dolžina razteza s širjenjem prostora, a kaj, če bi to gledali z energetskega vidika? Energija, ki je vložila v ustvarjanje fotona, je manjša od energije, ki jo dobimo z absorpcijo fotona.

Kam je šla energija? Zdi se mi, da je kršen princip energije, razen če energija, ki jo je foton izgubil, ni bila uporabljena za razširitev prostora, skozi katerega se je preselil.

Toda če je temu res tako, zakaj se ves prostor ne širi? Zdi se, da se širi samo medgalaksični prostor. (morda je notranji galakstični prostor že raztegnjen do maksimuma (nekakšna nasičenost), gravitacija preprečuje njegovo širjenje)


Za trenutek predpostavimo, da izguba energije (do neke mere) prispeva k širjenju vesolja. Je to lahko dvosmeren postopek? Bi lahko nizkoenergijski foton pridobil nekaj energije, ko potuje skozi razširjeni prostor in se pri tem nekoliko skrči? V tem primeru je mogoč kozmološki premik modrosti za zelo nizkoenergijske fotone . V tej perspektivi bi lahko vesolje videli kot medij, ki ga narava ustvari za shranjevanje nekaj svoje energije.

Vem, da je to popolna ideja, toda (zame) je zabavno razmišljati. Želel sem ga dati na mizo za odprto razpravo, ne kot idejo o bankomatih. Ne vidim, da trči z nobeno splošno teorijo (morda trči z GR, toda GR je zunaj mojega območja udobja).

V GR ni globalnega ohranjanja energije, pravzaprav je nemogoče celo enoznačno opredeliti globalni koncept energije. Ohranjanje energije drži samo lokalno.

Drug način, da to opazimo, je razmišljanje o temni energiji, energijski gostoti vakuuma. Če vesolje raste in gostota energije ostane nespremenjena, se celotna energija poveča. Povezano je z načelom, da se energija in zagon v SR ohranjata v vsakem referenčnem okviru ločeno, toda v GR imajo ti referenčni okviri le lokalni obseg.

Torej lahko energija globalno izgine? Zanimivo je, ker se je energija lokalno ohranila, ko je foton oddajen, vendar se zaradi širjenja postopoma razprši? Po drugi strani pa, ko foton prispe in je bil vir zelo daleč, je foton verjetno žrtvoval nekaj kinetične energije, da bi nas dosegel iz vira, ki se tako hitro oddaljuje od nas. Je to enakovredna izjava? Ali pa se vir res ne odmika? GR je težko dobiti.

Ali se lahko energija po vsem svetu pojavi tudi od nikoder? Kaj pa snov, saj ima energijski ekvivalent?

Ko nekdo opazi rdeče premaknjen foton, je
premika se glede na predmet, ki je oddajal foton.
Če bi ujemal hitrost s predmetom, je ne bi bilo
rdeči premik. Foton ne izgublja energije. Prav je
da se vsi opazovalci odmikajo od vseh sevalcev,
dajanje vseh različnih referenčnih okvirov, izdelava
nemogoče upoštevati energijo vseh fotonov
hkrati.

Ne izgine. Preprosto so različni referenčni okviri & quotsee & quot različne količine energije. Morda boste to videli tudi kot učinek časovne dilatacije. Toda to je odvisno tudi od okvira. Če želite, vas lahko opozorim na več virov, ki lahko vsebujejo krvave matematične podrobnosti.

Spet gre preprosto za različne referenčne okvire, ki merijo različne količine energije. To je ena od težav pri poskusu razlage matematike z besedami. Ali kako se analogija pokvari, ko jo poskušate potisniti predaleč.

Ja, je. In nikoli je ne boste dobili od & quotextang to mi z besedami & quot vrsto razlage. Štiri leta sem potreboval, da sem dobil predpogoje, da sem lahko začel študirati matematiko, potrebno za GR. Še dve leti za to matematiko in potem sem končno delal na GR. S tem sem nekaj let delal sam, dokler me okoliščine ne prisilijo, da se temu odrečem. In takrat sem vedel ravno dovolj, da sem nevaren. Po nekaj letih, ko je nisem preučil, sem že kar nekaj pozabil in vem še manj in sem še bolj nevaren. Če imate dostop do dejanske univerze, jo boste lahko hitreje prebrodili. Z mojega vidika se zdi, da ima Caveman to dober oprijem.

To bi bilo odvisno od tega, kaj mislite z energijo, ki se pojavi od nikoder. V primeru vesolja Big Crunch, ko se vesolje propade, bi prišlo do kozmološkega modrega premika. Ali o tem govoriš? Če je, bi bilo to spet preprosto merjenje različnih energij v različnih referenčnih okvirih.

živjo jeff, hvala, ker si se pridružil razpravi.

Obstaja več kot en vzrok za rdeči premik fotonov.
- rdeči premik zaradi gibanja (kot ste opisali)
- gravitacijski rdeči premik (rdeči premik prekomernega gravitacijskega polja)
- kozmični rdeči premik. (rdeči premik ustvarjen s širjenjem prostora)

Vem in se strinjam, vendar se strinjam s tem:
Galaksije se oddaljujejo zaradi širjenja prostora, ne zato, ker se premikajo. V nekem smislu ostajajo mirujoči 1. V nasprotnem primeru bi se nekatere galaksije od nas 'pospešile' s hitrostjo, večjo od svetlobne. (Splošno soglasje je, da noben referenčni okvir ne bi dovolil, da bi bila hitrost večja od 'c').

Če med nami in oddaljenimi galaksijami ni večje hitrosti, fotoni ne smejo izgubljati energije. Tako kot si rekel.
(Upal bi si trditi, da se za kozmični rdeči premik energija odmetava nekam ob cesti, ki jo vodi foton).


1, ko rečem mirujoče, vključuje "manjše" gibanje galaksij glede na vsakega, kot je tisto, ki ga lahko zaznamo v naši lokalni kopici galaksij.

Kozmični rdeči premik je tisto, o čemer sem govoril. Ideja
da se galaksije ne premikajo med seboj je a
konvencija, ki naredi nekatere tehnike analize bolj
priročno. Galaksije se ločijo dlje od vsake
drugo, ali je razlog v širitvi prostora ali ne.
Tu mislim, da je.

Nisem prepričan, ali gre za gravitacijski rdeči premik
do padajoče gostote vesolja ali ne. Če tam
je, da bi bilo treba vključiti tudi to, vendar verjamem, da bi bilo
dokaj majhen faktor (približno 1 ali 2 odstotka).

Da bi ujemali hitrosti z oddaljenim predmetom, bi se
upoštevati širitev prostora med
predmeta in opazovalca nad potjo, po kateri je šla svetloba.
To samodejno upošteva vse opazovane vesolje
rdeči premik, razen po možnosti zaradi gravitacije.

Kozmološka časovna razširitev, ki jo opazimo na oddaljenih supernovah, je zelo prepričljiv podatek, da se prostor širi. (torej smo tu v isti vrstici)

rdeči premik, opažen iz oddaljenih galaksij (zskupaj) je vsota treh delov:

zskupaj = zgrav + zrelativni dopler + zkomološki (UREDI: izdelek bi moral biti glej post12)


Če izolirate zkomološki in če ga povečate, me očara

a = faktor širitve vesolja


Možno je trditi, da je širjenje vesolja spremenilo elektromagnetno energijo fotona. To je vzrok in posledica. Toda ali se lahko prepričamo, da je vzrok in posledica? Ali je morda vzrok za širjenje vesolja energija, ki zapušča foton? (ali da se zgodi le postopek, ki niti ni najprimernejši vzrok).

Če rečemo tako, je nekoliko zavajajoče, energija ne more biti enoznačna opredeljeno na splošno na splošno.

Kar imamo za "zakone o ohranjanju", so v resnici simetrije vesolja-časa ("tkanina vesolja", ki jo razmišljamo).

Izraz simetrija vesolja-časa v bistvu pomeni, da je vesolje videti enako, če nekaj storim. Na primer, če se obrnem po vesolju, je videti videti enako, zato to imenujemo rotacijska simetrija (vzdolž osi od moje glave do nog, so v tridimenzionalnem prostoru seveda 3 take osi). Drug primer bi bil, če grem proti neki smeri, da vesolje tudi vedno izgleda enako, to potem imenujemo translacijska simetrija vzdolž te smeri (translacijska v tem kontekstu pomeni le premik v drugo točko, obstajajo pa seveda tudi 3 smeri, v katerih za to).

Vsako od teh simetrij lahko predstavimo z vektorjem, ki je v bistvu puščica, usmerjena v določeno smer in ima določeno dolžino, ki se imenuje norma vektorja. Če ta vektor predstavlja takšno simetrijo, ga imenujemo vektor ubijanja.

Prav, toliko o terminologiji

Vsaka od teh simetrij ustreza določenemu ohranjevalnemu zakonu, kar kaže na to, da je to matematično precej zastrašujoče, zato mi boste morali le verjeti, ali pa bi lahko poiskali Noetherjev izrek, ki je osnova za to. Gre za ohranjanje gibalnega giba v treh smereh za translacijsko simetrijo v teh smereh, ohranjanje kotnega momenta na treh oseh za rotacijsko simetrijo na teh oseh in ohranjanje energije za translacijsko simetrijo v časovni smeri. Ta zadnja, translacijska simetrija v časovni smeri se morda zdi nekoliko nenavadna, vendar zgolj pomeni, da če ves čas grem naprej / nazaj, vesolje izgleda enako.

Predstavljanje teh simetrij z vektorji Killing nam omogoča, da definiramo sorodni koncept. Na primer, energija je norma Killing vektorja, ki kaže v časovni smeri itd. Ker ta vektor predstavlja simetrijo, je njegova norma konstantna in jo lahko uporabimo za kvantificiranje uporabljenega koncepta. Torej lahko energijo definiramo kot normo časovnega vektorja ubijanja, in ker je to konstantno, imamo energijo ohranjeno. Prav tako za vse ostale zakone o ohranjanju.

Ob tem lahko vidimo, kateri zakoni ohranjanja obstajajo za vesolje. Če gremo naprej / nazaj v času, ko je vesolje vsekakor videti drugače (se je razširilo ali skrčilo), torej časovne simetrije in s tem ohranjanja energije ni več. Če se obrnemo na vseh treh oseh, vesolje izgleda enako, tako da imamo vse rotacijske simetrije in ohranjanje kotnega momenta na vseh oseh. Če se premaknemo na drugo lokacijo v vseh treh smereh, vesolje izgleda enako, zato imamo vse prostorske translacijske simetrije in ohranjanje zagona v vseh smereh. Pri tem zadnjem je treba opozoriti, da je norma translacijskega vektorja ubijanja konstantna pri sprejemanju koordinat in ne ustreznih koordinat, zato se zdi, da je & quotloss of momentum & quot; vezan na širjenje vesolja.

Razlog, zakaj imamo vse zakone o ohranjanju lokalno, je, ker lahko lokalno gledamo na vesolje kot na ravno. Primerjajte to z zemljevidom zemlje, če ostanete lokalni (npr. Znotraj enega mesta), potem je ravno zemljevid natančen prikaz. Vendar v svetovnem merilu to ne uspe, saj bodo vsi ravni zemljevidi začeli izkrivljati v svetovnem merilu. Torej, ko razmišljamo o lokalnem delu vesolja, moramo upoštevati le ravno vesolje-čas brez kakršnih koli zvonov in piščal, znano kot minkowski prostor. Ta ima vse simetrije, torej vse ohranitvene zakone, in tako bomo imeli lokalno ohranjanje energije.

To ne pomeni, da je nemogoče za globalno varčevanje z energijo je odvisno samo od & quotthing & quot, ki ga razmišljate. Na primer razmislite o črni luknji (v sicer praznem vesolju). Če gremo pravočasno naprej / nazaj, črna luknja kar naprej sedi tam in izgleda popolnoma enako. V tem primeru imamo globalno ohranitev energije, čeprav je prostor-čas okoli črne luknje zelo ukrivljen. Skupina vseh vesoljskih časov, ki imajo globalno ohranjanje energije, se imenuje stacionarni vesoljski čas, da bi dodali nekaj terminologije.

Lahko imate tudi nekaj tujih prostorov. Vzemimo za primer vrtečo se črno luknjo, ki & quotdrags & quot; prostor z njo vzdolž svoje ekvatorialne regije. To pomeni, da imate rotacijsko simetrijo vzdolž osi, po kateri se črna luknja vrti, ne pa tudi vzdolž ostalih osi. Samo pomislite na to kot na sploščen sferoid, obstaja samo ena os, ki jo lahko zasukate okoli, tako da izgleda enako. To pomeni, da ohranjamo kotni moment, vendar le vzdolž ene osi, ne pa vzdolž drugih dveh.

Seveda bodo vsi možni prostorski časi imeli popolne lokalne zakone o ohranjanju, saj ne glede na to, kako ukrivljen je vesoljski čas, če boste šli na dovolj majhen del, bo tam videti ravno, je samo vprašanje obsega. To sem mislil s tem, da so v GR referenčni okviri lokalni.


Gravitacijski preusmeritev in varčevanje z energijo

Znano je, da bodo fotoni, ki so ušli iz gravitacijskega vodnjaka, videti rdeče premaknjeni k opazovalcu daleč zunaj tega vodnjaka. Če skupno število fotonov, vključenih v takšno interakcijo, ostane nespremenjeno, vendar je vsaka valovna dolžina fotona & # x27s daljša, potem se je celotna energija v sistemu morala zmanjšati.

To je nekatere reditorje pripeljalo do (naglih) sklepov, da se & quotSkupna energija vesolja zmanjšuje & quot; pogosto ob trditvah o rdečem premiku, ki ga vidimo iz vesoljne ekspanzije, ali kaj ste že dobili.

Mogoče ne. Celotna energija vesolja je lahko konstanta, medtem ko je energija v nizu fotonov & quot; izgubljena & quot; nekako zaradi gravitacijskih učinkov. Toda to "quotlost" quot energijo je vedno mogoče izračunati z dodajanjem gravitacijske energije v velika astronomska telesa, ki sodelujejo v rdečih premikih. Na splošno velja, da če naj bi gravitacijski učinek kršil ohranjanje energije, bo ta kršitev vedno in kdaj natančno izravnana z gravitacijsko energijo. Splošna relativnost sicer dopušča & quotlocal & quot; kršitve varčevanja z energijo, vendar celotna energija vesolja ostaja nespremenjena.

Težko je ločiti energijo od mase in giba, pod SR pa res ni ohranjanja energije, temveč ohranjanje & quot4-giba. & Quot Da citiram Wikipedijo:

[gravitacijska potencialna energija] se včasih modelira s pomočjo psevdotenzorja Landau – Lifshitz, ki omogoča ohranitev zakonov o ohranjanju energije in giba v klasični mehaniki.Dodajanje tenzorja napetost-energija-gibalni zagon psevdotenzorju Landau – Lifshitz povzroči kombinirano snov in psevdotenzor gravitacijske energije, ki ima v vseh okvirih izginjajoče 4-odstotne razlike, ki izginjajoče zagotavljajo ohranitveni zakon. [1]

Razmere niso dosti drugačne kot pri maši. Vzemite raketo in jo pošljite v vesolje s hitrostjo pobega 6,9 milje na sekundo in se nikoli več ne bo vrnila - a tudi ne bo nehala upočasnjevati.

Njegova kinetična energija se postopoma pretvori v potencialno energijo. (Sprva pravzaprav dokaj hitro, a to vseeno.) & Quot; V neskončnosti & quot; njegova hitrost se bo približala ničli.

Nasprotno, če vzamemo kamen & quotat neskončnost & quot (v vesolju, ki je za poenostavitev prazno od vseh razen kamnine in Zemlje), se začne z ničelno hitrostjo, vendar postopoma pospešuje proti Zemlji, pretvarja svojo potencialno energijo v kinetično energijo in sčasoma udari v Zemljo 6,9 milje / sekundo.

Ves čas ima sistem kamnina + Zemlja (potencialna energija + kinetična energija) = konstantno, naravno. Ohranjanje masne energije, kot ste omenili.

Zaradi slavnega E = mc 2 enako razmišljanje velja tudi za fotone. Ko zapustijo Zemljino bližino, so rdeče premaknjeni, da, vendar se njihova začetna energija pretvori v potencialno - ta se na nek nejasen ali kompleksen način ne razprši.

Če postavite (hipotetično popolno) ogledalo milijardo svetlobnih let od Zemlje in foton spet odbijete nazaj, se njegova potencialna energija spet pretvori nazaj in foton modro premika celo pot nazaj.

Neto energija sistem fotona in Zemlje ostaja nespremenjena v tem miselnem eksperimentu.

Ali je celotna energija vesolja konstantna ali ne, je samo po sebi zanimivo vprašanje, vendar je drugo vprašanje, ki ga zgornje ne vpliva.


Zaključek

Čeprav se je model dr. Gentryja očitno izognil kritikam, ki so jih opravili pred objavo v MPLA, po nadaljnjem pregledu resno primanjkuje. Kljub trditvam, da je statična rešitev enačb Einsteinovega polja, NRI v resnici ni. Čeprav predpostavka preprostega razmerja Hubble kot začetnega pogoja ne doseže opažene linearnosti pri spreminjanju rdečega premika z razdaljo. Čeprav lahko njegovi elementi vztrajajo za kratek čas v konfiguracijah, ki jih opisuje dr. Gentry, se bo zadeva znotraj vodikove lupine in premalo masivne vodikove lupine bistveno oddaljila od svojih začetnih položajev v manj kot Hubblovem času. Nazadnje NRI popolnoma ne upošteva opažene številčnosti lahkih elementov. Zaradi tega je trditev dr. Gentryja o predprintu, da je našel "Pristni kozmični kamen iz rozete" v svoji NRI, resnično vprašljiva.


Poglej si posnetek: Matic Smrekar - Ali je vesolje res tako črno? (Januar 2023).