Comments 89
Как только плотность Вселенной упадёт ниже определённого порога, чёрные дыры начнут распадаться под действием излучения Хокинга быстрее, чем расти, а это означает производство ещё большего количества фотонов, чем попало в чёрную дыру изначально.
Когда ЧД растёт, её энтропия увеличивается. Когда ЧД испаряется, её энтропия... тоже увеличивается?
ЧД имеет заряд. Если она превращается в фотоны, куда девается заряд?
(Это к вопросу, действительно ли ЧД испарится на фотоны?)
Ну а куда девается заряд атома при Бетта распаде или электронном захвате? Либо приходит обратный знак в систему, либо улетает вместе с излучением и там уже заряжает что-то или аннигилирует
При бета-распаде заряд системы сохраняется. А при полном испарении заряженный ЧД, все превращается в беззарядные фотоны, и закон сохранения заряда нарушается.
Предположу, что при испарении ЧД, если таковое существует, закон сохранения заряда действует так:
На горизонте ЧД образуется фотон с высокой энергией, летящий от ЧД и виртуальная частица с отрицательной массой, уменьшающая массу и радиус горизонта ЧД;
Заряд ЧД сохраняется
В итоге наступает момент, когда масса ЧД уменьшается настолько, что кривизна пространства ЧД позволяет вырваться свету и веществу, остаются одинаково заряженные частицы, которые, возможно, смогут преодолеть гравитацию и разлететься.
Почему "все"? В основном. На горизонте ЧД могут образовываться любые частицы, особенно в последние мгновения её существования, когда остаток массы сбрасывается в излучение.
Я не являюсь теоретиком по излучению Хоккинга, но принципиально законы сохранения не запрещают испарять от туда хоть мюоны, те расчеты что я вообще видел речь шла про электронно-позитронные пары, фотоны там фоновый эффект
Если взять систему ЧД-остальная вселенная, заряд безусловно сохраняется
ЧД имеет заряд. Если она превращается в фотоны, куда девается заряд?
Проблема с зарядом решается поглощением какой-нибудь заряженной частицы, гораздо интереснее, что произойдёт с барионным и лептонным числами.
гораздо интереснее, что произойдёт с барионным и лептонным числами.
Если кварки и электроны внутри ЧД не разрушаются, то после "излучения" всей "лишней" энергии в виде фотонов должны остаться в основном, "низкоэнергетические" протоны, нейтроны и электроны. Сохранив и заряд, и барионное и лептонное числа.
Когда образуется атом водорода, спины электрона и протона с равной вероятностью могут быть выровнены и анти-выровнены. Если они анти-выровнены, то никаких дальнейших переходов не произойдёт, а если выровнены, то они могут квантово туннелировать в состояние с более низкой энергией, испуская фотон с очень специфической длиной волны (21 см)
Правильно я понимаю, что длина волны тут указывает на время, в течении которого происходит изменение спина на противоположный? То есть электрон меняет спин за время, за которое свет проходит расстояние 21 см (или за кратное время, пол периода или четверть периода)?
В течениЕ.
Нет. Эта длина волны соответствует разности энергии состояний с со направленными и противо направленными спинами.
Это понятно. Энергия фотона зависит только от частоты, а поля квантуются по амплитуде - так еще со школы учат. А вот попытки понять почему оно именно так, почему появляется только один фотон, приводят меня к выводу (вероятно неверному), что частота рожденного фотона должна указывать на время процесса, вызвавшего его появление.
Представляю это примерно так - при изменении спина электрон начинает взаимодействовать с ЭМ полем, повышает его напряженность и сам же в этом поле "вязнет". Попадает в петлю обратной связи, а потому теряет энергию не импульсом, а равномерно (упрощенно) до затухания обратной связи.
Если вдруг кого-то заинтересовала гифка с замедленной съемкой светового импульса, то вот ссылка на исходную статью:
Для фотона в вакууме время всегда равно нулю. Следовательно он не может стареть.
del
Вот да. Фотон испускается и тут же поглощается, если смотреть относительно фотона. Эффект "близнецов", в вырожденном случае. В статье есть какая-то чушь про старение фотона, типа он "покраснеет" из-за красного смещения. Длина волны зависит от скорости объекта испускающего свет и наблюдателя, а не от времени движения фотона.
В статье есть какая-то чушь про старение фотона, типа он "покраснеет" из-за красного смещения.
Это называется "Гипотеза старения света". Вроде как она была придумана как еще одно, возможное, объяснение красного смещения и, если не ошибаюсь, фотометрического парадокса (но последнее надо уточнить, я уже не помню точно). Но, как и большинство альтернативных гипотез, она дает какое-то объяснение одному-двум наблюдаемым явлениям, но никак не объясняет другие, а то и вовсе с ними не согласуется.
Недавно какая-то статья вышла, которая эту тему всколыхнула, и теперь появляются научпоп статьи по теме. Хотя, насколько я понял, серьезно к теме никто не возвращался, и вопросы к этой гипотезе, из-за которых она и была в свое время отвергнута, остались те ми же самыми.
Вероятно, вы имели в виду "Тёмной материи не существует, а возраст Вселенной составляет 27 миллиардов лет, утверждает исследование". Там старение света существует наряду с расширением Вселенной, и оба эффекта дают вклад в красное смещение. Ещё меняются константы связи, и всё это вместе вроде как позволяет обойтись без тёмной энергии и тёмной материи. Но нерешённых вопросов в той модели всё равно много.
У меня вообще большие вопросы к тому, как безмассовая частица (фотон) воспринимает время вокруг себя и вообще всю вселенную. Получается, что он может замечать время только когда проходит сквозь какую-то материю, а в вакуума он вообще не должен замечать?
Согласно СТО, фотон с его фотоновой точки зрения существует не в 4D пространстве‑времени, а в 2D плоскости. Времени как измерения у него нет, как нет и траектории. Он просто вневременная точка на плоскости.
Поэтому некорректно рассуждать о том, замечает ли он или вообще делает ли что то, потому что для этих штук требуется хотя бы два момента времени, а у фотона он всего один.
А для наблюдателя фотон вполне себе «летит». Тут важно отметить, что обнаружить его, не поглотив, мы пока не умеем, поэтому то, что он «летит» тоже предмет дискуссии. Квантовая механика, например, подразумевает, что он не летит, и там происходят более замороченные штуки.
Согласно СТО, фотон с его фотоновой точки зрения существует не в 4D пространстве‑времени, а в 2D плоскости. Времени как измерения у него нет, как нет и траектории. Он просто вневременная точка на плоскости.
Минус одно измерение за счёт того, что для фотона собственное время всегда ноль.
Ещё минус одно измерение, я так понимаю, за счёт того, что с точки зрения "наблюдателя на фотоне" Вселенная испытывает бесконечно сильное лоренцево сокращение вдоль направления движения фотона?
(Строго говоря, "посадить" наблюдателя "на фотон" вроде бы нельзя, "легальные" инерциальные системы отсчёта в специальной теории относительности должны двигаться друг относительно друга медленнее света.)
Отсюда вообще можно сделать вывод, что фотон, это вообще что-то из другого измерения и/или вообще другой вселенной
Получается, что по своей сути он вообще не двигается, а "видим" мы его только в момент столкновения с чем-то, а как и за счет чего фотон попадает в это что-то, загадка. Может это наша Вселенная движется внутри чего-то и все это "движение фотона" есть не более чем эффекта прохождения нашей 4D внутри чего-то более мерного или наоборот, что-то менее мерное движется внутри нашей Вселенной
Ну не могу я представить что-то то, что не обладает массой в нашей вселенной и, соответственно, для него вся наше время Вселенной вообще по сути не существует
Эх, было бы всё так просто. Тогда получается, что с точки зрения фотона он вообще не существует. Ибо с момента его испускания до момента его поглощения проходит ровно 0 Планковских времён.
Время для фотона не равно нулю. Время для фотона просто не существует.
В таком случае, фотон представляет собой не частицу, а линию. А в виде частицы его воспринимают те, для кого время является дискретным.
Очень больно это читать. Просто издевательство над языком и логикой. Совершенно ужасный перевод, где предложения не связанны между собой.
Тогда нужно и самому писать правильно, верно? Например, слово «несвязаны» пишется именно так, слитно и с одной «н».
Падение скорости света в среде это череда переотражений.
Если фотон отразился, то он уже уничтожен. Поглощен.
И дальше летит его переизлученный потомок.
Единственный способ повернуть фотон без уничтожения это гравитация.
И то это сложно назвать поворотом, учитывая локальную геометрию. По большому счёту фотон в своей системе отсчёта существует вне времени и покоится.
"это череда переотражений"
Смелое заявление, проверять мы его, конечно, не будем?
Это вас обманули, в целях упрощения, во первых не всякая частота может впринципе поглощаться средой, есть определенный набор частот, конечно, который можно немного расширить за счёт движения атомов/молекул эффектом Доплера и неопределенностью спина на сфере Блоха при сверхтонком расщеплении, но всё же всякая частота замедляется но не всякая вообще способна поглощаться, во вторых кто мешает свету переизлучаться в произвольном направлении, раз уж он поглотился атомом, в случае рассеяния мы видим именно такую картину, как так выходит, что пройдя огромную череду переотражений на случайном наборе, луч меняет угол на конкретный в веществе и выходит под тем же что входил
Чтобы не быть заложником упрощений школьной программы рекомендую открыть 4 том курса теоретической физики Ландау и Лифшица
Какая вечность? Фотон ведь может распадаться на частицу и античастицу.
Вечность скорее в том, мой друг, что без фотонов мы не можем представить себе другую Вселенную - фотоны были в начале ее и фотоны будут в конце. Хотя быть может существуют другие варианты универсальных частиц - переносчиков информации и энергии, но если же все же существуют другие Вселенные за пределами нашей.
Фотон НЕ может распасться на частицу и античастицу, т.к. никак не может быть выполнен закон сохранения энергии и импульса.
Ни черта не понятно, но очень интересно. А с картинками очень убедительно.
Допустим нет никакого расширения вселенной. А красное смещение, предположим, происходит из-за некого эффекта при прохождении фотонов областей с разным "течением времени". (Подобный эффект, например, наблюдается в "пролётной аномалии" - скорость движущегося объекта увеличивается при прохождении областей с более медленным "течением времени"). Будут ли дальние галактики выглядеть более размытыми в данной концепции или же будут "чёткими"?
Тогда бы мы видели интересные эффекты на границе этих областей.
Да, если у нас есть области с разным течением времени, то одни области сдвигали бы фотоны в красный спектр, а другие в синий, и мы не видели бы такого преобладания красного, а более-менее поровну... Или все сдвиги усреднялись бы и большая часть объектов была бы без изменения спектра....
Это в теории. На практике есть некие наблюдаемые эффекты, как та же "пролётная аномалия" или, например, "смещение перигелия Меркурия", а в дальнейшем и других планет. А что если подобные эффекты касаются и света тоже. Мой вопрос в том, будет ли размытие видимых объектов в данном случае или не будет?
Не очень понятно, какие именно эффекты вы имеете в виду. Возможно, альтернативную пост-Ньютоновскую теорию с замедлением времени? Она вроде бы поясняет пролётную аномалию, но обобщить рассуждения совсем не очевидно.
Аномальное смещение перигелия Меркурия же пояснила общая теория относительности (а у других планет его слишком сложно измерить). В ОТО есть и гравитационное красное смещение, которое учитывается в космологии. Оно, например, даёт важный вклад в наиболее масштабные угловые флуктуации реликтового излучения, но действительно в среднем по всем направлениям красное и синее смещения друг друга компенсируют.
На данный момент теории, которую я предположил выше, попросту нет. Сюда же можно притянуть за уши около десятка наблюдаемых эффектов, которые на ура отработают в её пользу. Это не "теория усталости света", это другое. Но есть довольно простой эксперимент, который опровергнет данную теорию. Нужно повторить эксперимент во время солнечного затмения. Этот тот, в котором звезда находящаяся в данный момент за Солнцем становилась видимой из-за эффекта гравитационной линзы. Но при этом измерить смещение спектра этой звезды. Если оно незначительное, то приведённая выше теория абсурдна. В противном случае это нобелевка первооткрывателю.
Наука (обычно) так не работает: пока нет конкретной модели для расчётов, не ясно, действительно ли измерения (пусть даже и несовместимые со стандартной теорией) свидетельствуют в её пользу. И вы даже не привели остальные наблюдаемые эффекты. Как вы предлагаете остальным думать о том, что должно происходить по расплывчатой идее?
Это описание тянет на нехилую такую статейку, чтоб написать доступным языком надо постараться. Ну просто не может же такого быть, что я такой уникальный, и что мне вдруг в голову пришла глобальная теория, а во всём мире никто не пришёл к аналогичным выводам, и даже не сделал подобных предположений. Подожду, когда будут ещё наблюдения и данные. Или выйду на пенсию и опишу, там хотя бы можно будет на маразм списать :)
Ну это у вас прямо "придумай и реши", как в некоторых школьных/олимпиадных задачках.
Глобальной теории пока не видно, только какое-то "разное течение времени" в разных областях пространствах, но не как в ОТО (например, в связи с гравитационным красным смещением)... Нет, это в принципе может быть шаг в "правильном" направлении (т.е. к следующей, более точной и широко применимой модели), но только самый первый на пути, который ещё может завести в тупик на каждом следующем этапе.
А может, в принципе не верна вся теория Инфляции? Прочитал тут на досуге серию статей на Хабре о гипотезе Осциллирующей Вселенной. https://habr.com/ru/articles/777028/
Несмотря на первоначальный скепсис, гипотеза действительно оказалась очень интересная. И уж как минимум заставляет задуматься о валидности теории Инфляции. Ни много ни мало, она отменяет:
а) сингулярности, "ломающие физику", внутри черных дыр и вообще где-либо, включая сингулярность из которой получился Большой Взрыв (точнее будет сказать - из которых получаются регулярные большие взрывы).
б) отменяет инфляцию "везде и одновременно как на поверхности воздушного шарика, а центр - ну он там где-то в другом n-ном измерении которое мы не видим". У Вселенной есть обычный центр в 3D-пространстве, но мы его не видим напрямую, т.к. находится он далеко за пределами горизонта нашей Видимой Вселенной, вот и все.
Тем не менее мы видим вероятное существование "дьявольской" оси Вселенной ("дьявольская" - общепринятое научное название, если что). Вокруг чего же Вселенная вращается, как не Центра?
в) отменяет Темную Энергию как самостоятельную силу. Это обычное ускорение, вызванное Большим Взрывом, и действующее на нас неравномерно ввиду того, что со стороны Центра мы притягиваемся обратно (замедляемся) возникшей там Супер-Мега-Гигантской Черной Дырой, которая притягивает все к себе неравномерно. Те галактики, что ближе к Центру от нас, летят туда быстрее нас, те, что дальше от нас - медленнее. Вот нам и кажется, что удаляются с ускорением от нас что одни, что другие, а мы находимся в мнимом центре так же как и в теории Инфляции. Это временный эффект, который завершится через миллиарды лет.
г) отменяет Темную Материю как WIMP объекты. Это просто множество черных дыр, которые могут (по большей части) переживать события больших сжатий и больших взрывов, таким образом попутно объясняется парадокс существования Супермассивных Черных Дыр в ранней Вселенной, которые по логике ну никак не успевали бы в ней появиться известными нам процессами, если верна теория Инфляции.
Все это, конечно, требует тщательной проверки серьезными учеными. Тем не менее, заставляет задуматься.
б) не наблюдается кроме неоднородности реликтового излучения
в) галактики по направлению "вбок" будут ускоряться одинаково вместе с нами и красного смещения не будет. Кроме того смещение по направлению к центру и от него будет нарастать/убывать с разной скоростью от расстояния. Этого не наблюдается, что рушит всю теорию.
Пункты и "г" и "б" не могут в силу того, что пункт "в" опровергается наблюдениями, так как для их обоснования должен выполняться "в".
> б) не наблюдается кроме неоднородности реликтового излучения
Нет, не только.
Смещено гамма - излучение:
"Группа, возглавляемая А. Кашлинским, решила получить диполь фонового гамма-квантового излучения в интервале энергий от 2.74 до 115 ГэВ по данным спутника Fermi. Если движение Земли является единственным источником глобальной анизотропии в космосе, то направление и величина гамма-диполя должны совпадать с параметрами диполя реликтового излучения. Но анализ показал, что диполь фона гамма-квантов смещен от диполя реликтового излучения настолько, что, в галактических координатах, из северного полушария он перекочевал в южное (Рисю). Амплитуда его оказалась около 7%, что на порядок больше ожидаемой."
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acfedd
Смещены оси вращения галактик:
https://lenta.ru/news/2020/06/02/notrandom/
Вся надежда на Большой Разрыв - только он гарантированно избавит нас от противных неубиваемых фотонов. Но сам БР пока никто не гарантирует :(
так как фотон движется в пространстве со скоростью света, то для него не существует такого понятия, как время. Он появляется в квазаре в десяти миллиардах световых лет от нас и сразу же достигает детектора на нашем телескопе, с точки зрения фотона он оказался здесь сразу же. А мы же видим, как он путешествовал десять миллиардов лет до нас.
Мы видим что он нам в глаз врезался. Или вы всерьез считаете что на фотон можно сбоку посмотреть, или у него есть траектория, или мы можем вдоль его траектории с его скоростью параллельно ему лететь чтобы сбоку на него посмотреть, или, что можно на него посмотреть, а он так и будет с тем же импульсом по той же траектории двигаться?
Вот интересно, не задумывалась об этом, если космологический горизонт излучает, то при приближении к Большой Разрыву это излучение должно стать очень сильным. Соответственно гравитационное поле образующегося фотонного газа начнёт работать против Разрыва. Интересно, какое там соотношение сил, не может ли это остановить Большой Разрыв?
Александра, вопрос не совсем по теме статьи, но когда еще доведется спросить? )
Почему при гравитационном линзировании иногда объект "размножается", как например Крест Эйнштейна? Почему не светящийся ободок или полумесяц?
В тех объяснениях, которые я видел, чаще всего встречается предположение что "Несколько линз на оси наблюдения, неравномерности, так совпало".
Если объект идеально на оси, то будет ободок, но если нет, то размножится. Умозрительно это не объяснить (да я и сама не понимаю). Просто примите как факт, что геодезические световых лучей в центральном гравитационном поле очень сложны, и они совершенно не могут быть сведены к привычной оптической линзе, хоть при беглом рассмотрении эффект схож и даже имеет название "линза".
Спасибо! Собственно, смущает эта дискретность. Пространство вблизи массивного объекта искажено, но все же непрерывно.Яркий объект тоже испускает свет во всех направлениях, а не несколько лучей выборочно, как на иллюстрациях. Тогда откуда дискретные копии?
Скрытый текст
Я посмотрел симуляции, какие нашел. Где-то видно, как ободок распадается на две половинки разной степени сплюснутости, если объект чуть в стороне от оси. Но чтобы 3+ штук, не попадалось.
Скрытый текст
И отчего зависит это количество? Скорее всего от взаимного расположения источника света, наблюдателя и массивного объекта.
Мысленно начнем плавно смещать что-нибудь из перечисленного. Плавно и непрерывно. Наблюдаемая картина так же плавно должна изменяться. В голове не укладывается, как 3 штуки плавно превращаются в четыре )
Эхх... Пойду искать хороший симулятор. Потому что вот это (https://foothillastrosims.github.io/gravitational-lensing/) – вообще несерьезно.
PS: Я ни в коем случае не спорю с физикой, я правда хочу понять. И спасибо вам, что доступно объясняете очень сложные вещи.
В определённых пределах (обычно малых углов отклонений) для гравитационных линз работает геометрическая оптика (или что-то вроде неё). Конечно, есть и различия: например, в обычной оптике угол отклонения увеличивается при отдалении от центра линзы (практически прямая пропорциональность), в то время как для точечной массы наоборот, отклонение тем сильнее, чем ближе проходит луч (угол отклонения примерно обратно пропорционален прицельному параметру/расстоянию).
Насчёт множественности изображений аргумент будет несколько технический, но наводящие вопросы могут помочь сделать его более доступным.
Предполагая, что отклоняющая масса (линза) сконцентрирована в одной плоскости, перпендикулярной линии зрения, где-то между источником и наблюдателем, и все углы малые, мы получаем геометрическое уравнение линзы, связывающее истинное (угловое) положение объекта 
с видимым/кажущимся (угловым) положением объекта 
:
где 
— это масштабированный угол отклонения, нелинейная функция, которую можно посчитать интегрированием в плоскости линзы (в сущности суперпозиция точечных масс, раз уж всё малое и примерно линейное; формулу приводить не буду, она довольно громоздкая и не так существенна для пояснения).
Суть в том, что отклонение задаётся в первую очередь видимым положением, а связь с истинным непрямая. Поэтому одному видимому положению соответствует одно строго определённое истинное положение объекта. Но вот поиск видимого положения по истинному подразумевает решение нелинейного уравнения, где количество решений будет зависеть от поведения нелинейной функции 
.
Тут вектора двухмерные, но можно подумать о скалярных функциях одной переменной и, например, понять, что пока масштабированный угол отклонения меняется достаточно медленно (производная меньше 1), решение будет единственным (т.к. общая функция в правой части будет монотонно возрастающей).
Насколько я знаю, симуляции гравитационных линз обычно и работают в данном приближении. Тогда при фиксированной конфигурации источника и линзы отследить каждый луч в изображении (в какие истинные позиции отображается сетка видимых позиций) не так сложно, нужно только быть немного аккуратными с точечными массами, которые могут дать бесконечные отклонения. Серьёзные проблемы начинаются с описанием распределения светимости в источнике и массы в линзе/линзах, количество параметров быстро выходит из-под контроля, если не делать дальнейших упрощающих предположений.
Знаете, у меня всегда было плохо с чистой математикой. Я электронщик и немного электромеханик. В профессиональной деятельности для меня весь матан сводится к логарифмам в графике АЧХ и экспоненте в переходных процессах R-L и R-C.
Но я стараюсь искать сложные для себя вещи, чтобы мозги не закисали. Вот как эта проблема. Но с абстракциями все равно беда. Мне бы формулировку вида: "Наблюдатель и источник света находятся на одной прямой, считаем её нулем в полярной системе координат. Можно задать дальность до источника. Есть массивное тело между источником света и наблюдателем. Можно задать его смещение в сторону относительно прямой 'наблюдатель-источник света' и расстояние до него. Считаем, что источник света и наблюдатель достаточно удалены от массивного тела, чтобы пренебречь релятивистскими эффектами в точке излучения и наблюдения".
И вот тебе, Алексей, формула, описывающая максимумы яркости в поле зрения наблюдателя. Я искал, даже читал англоязычные статьи, к которым есть доступ без платной подписки. Не нашёл. Если вам где-то попадалась, поделитесь ссылкой, буду очень благодарен.
Давайте тогда такую более конкретную постановку.
Раз ваш интересовало, откуда берутся множественные изображения, то пусть источник для простоты будет точечным. Тогда действительно логично отсчитывать углы от него (т.е. 
). Будем выяснять, где получаются его изображения. Что с другими позициями в плоскости источника, пока не интересно, ну или можно считать для простоты, что там ничего нет.
Для начала пусть линзирующая масса тоже точечная с угловой позицией 
, тогда угол отклонения 
в зависимости от угловой позиции в изображении 
:
т.е. в направлении от линзы и (примерно) обратно пропорционально угловому расстоянию до неё. (Коэффициент 
прямо пропорционален массе линзы и расстоянию от наблюдателя до источника, и обратно пропорционален расстояниям от наблюдателя до линзы и от линзы до источника.) Можно предположить, что углы малые, пренебречь кривизной (сферичностью) неба и работать в евклидовой плоскости.
Ну а дальше ищите изображения, решая уравнение линзы, которое теперь просто 
(т.к. 
). Начните с центральной линзы (
), потом логично сместить её с оси наблюдатель-источник. Дальше можно и две точечные массы начать рассматривать (в приближении малых отклонений они просто складываются):
и т.д.
Спасибо!
Простите, что торможу с ответами.Я пробую запихнуть в программу все, что вы написали.
Пока что вводные такие: дистанция до источника света, дистанция до линзирующей массы, угловое смещение линзирующей массы относительно оси 'наблюдатель-источник света' и, собственно, масса линзирующего обекта.
Дальше как вы говорите искать в евклидовой плоскости лучи, которые спроецировались от источника и дошли до наблюдателя. Но честная трассировка лучей -- это очень медленно.
Трассировка лучей "в лоб" с точечным источником кажется не очень хорошим решением. Во-первых, неэффективно, т.к. большая часть из них попадёт в пустоту. Кроме того, можно пропустить некоторые изображения из-за дискретизации.
Я вместо этого предлагал решать уравнение линзы. В общем случае это система двух уравнений с двумя переменными, но в более простых вариантах можно упростить задачу (например, с помощью геометрической интуиции). Соответственно, его можно решать аналитически (более надёжно, но не всегда понятно) или численно.
Вопросы к "гуру", рассуждающим о высокой материи. Эти вопросы я задавал более полувека назад профессорам и докторам обучавшим меня азам науки а затем и членкорам.
к какой среде относятся константы электрического и магнитного полей?
в чем колеблются фотоны?
что ограничивает скорость света (скорость распространения э/м полей)?
а позже, после знакомства с теорией БВ, и до настоящего времени - проводились ли эксперименты по изучению гипотезы "старения света"?
Как Вы понимаете без ответа на на данные вопросы все рассуждения на тему "старения света", темной материи или темной энергии есть не что иное как "поиск черной кошки ......".
Эти вопросы я задавал более полувека назад
Данное замечание предостерегает пытаться объяснять. Но попробую.
к какой среде относятся константы электрического и магнитного полей?
К вакууму. А вообще константы — есть константы, это всего лишь числа описывающие свойства ЭМ поля в выбранной системе единиц.
в чем колеблются фотоны?
Видимо если механические колебания есть перемещения, то и колебания фотонов вы хотите представить механически (это моё предположение), или представить какую-то механистическую среду (которую любят называть эфиром). Мой ответ: да ни в чём таком они не колеблются. Если будете настаивать, отвечу: в векторном касательном расслоении они колеблются. Годится?
что ограничивает скорость света (скорость распространения э/м полей)?
Устройство нашего пространство с сигнатурой (+ – – –) ограничивает скорость. Можно: отрицать, гневаться, торговаться, но лучше просто принять, что наше пространство устроено вот так. Другого у меня для вас нет.
Ограничение скорости света по сути можно свети к тому, что не бывает треугольника, где одна сторона длиннее суммы двух других. Обижайтесь сколько угодно на отсутствие таких треугольников, но это факт: не бывает, и всё тут.
а позже, после знакомства с теорией БВ, и до настоящего времени - проводились ли эксперименты по изучению гипотезы "старения света"
Старение света масштабный космологический эффект. Тут возможны только наблюдения и их интерпретация.
Спасибо за ответ, но только за полвека, как я погляжу, Ваши познания в интересующем меня вопросе недалеко ушли. Задавая вопросы я просто хотел узнать не пропустил ли каких либо новостей из обсуждаемой сферы - в последнее время новые открытия в астрономии подняли забытую было тему "старения фотонов" которой я интересовался полвека назад. Как специалист связанный с радиотехникой я прекрасно знаю теорию распространения радиоволн (и фотонов) и самым лучшим тогда ответом на мои вопросы был ответ моего любимого преподавателя дфмн: "вакуум и космическое пространство это такая среда о которой мы практически ничего не знаем, но того что мы знаем о распространении в ней электромагнитных волн (в т.ч. фотонов) и передвижении в ней тел без сопротивления вполне достаточно для практического применения". Что касается лично меня, то я твердо убежден в том, что вакуум (или космическое пространство) является материальной средой ("темной материей") которую человечеству еще предстоит "открыть" и изучить. При этом многие физические свойства этой среды нам уже известны:
константы э/м полей;
скорость света;
формирование первичных материальных элементов (нейтрино, электронов, протонов и т.д.) под воздействием сильных э/м полей (например, гамма-квантов) с одновременным формированием у них свойств гравитации, электрического заряда и магнитного момента;
прямолинейность распространения фотонов в однородной среде и искривления под воздействием неоднородной среды (линзирование под воздействием галактик);
к предполагаемым свойствам следует отнести сверхтонкую организацию материальной среды позволяющую формирование нейтрино и гамма-квантов с супер короткой длиной волны, сверхтекучесть и сверхпроводимость.
Мне нравится модель спинорных полей. Вакуум это конденсат мельчайших частиц имеющих спин 1/2. Заряд непрерывно движется в этой среде и выстраивает спины спиноров антипараллельно, по закону сохранения спина (при их рассеянии), то есть поляризует вакуум вблизи себя. Если заряд движется с ускорением или колеблется образуется волны (аналогичные спиновым волнам в магнетике - магнонам) эти волны будут фотонами. Магнитная и электрическая компонента представлена отдельным типом спинора 1/2, поэтому конденсат (фотон имеет спин 1
Не надо никакой среды, зачем, это просто лишнее. Часть эффектов — простотгеометричеакие свойства пространства. А свертекуяескть и сверхпроводимость тут вообще каким боком? Это просто коллективные квантовые эффекты, без какой-то глубинной непонятной физики.
Но что нам даёт векторное касательное расслоение, это общее понятие из топологии и геометрии. Нам нужно найти более глубокое понимание, не нужно бояться сред, конденсатов это лишь независимые степени свободы. Дирак в своей теории SVT, Воловик в монографии "Вселенная в капле гелия", Злочастьев и др. приходят к выводу что все поля спинов 1, 0, 2 можно представить через через процесс, называемый "разложением поля" то есть существует некое фундаментальное спинорное поле спин 1/2 через которые мы можем выразить другие поля, но не наоборот. Например в спинорном представлении Спиноры спина 1/2 имеют две компоненты и могут быть представлены как двухкомпонентные объекты. Для описания фотона мы можем использовать спиноры, которые соответствуют поляризациям. В случае фотона, его состояние можно описать с помощью двух спиноров, которые являются ортогональными друг к другу.
Стало быть вместо касательного векторного расслоения вы предлагаете касательное расслоение пространства спиноров... Не особо вижу тут глубины. Это же просто иное представление группы вращений. Не совсем понятно, что это меняет, и какие фундаментальные проблемы может решить.
За этим стоят более глубокие теории со спонтанной компактификацией. Когда происходит компактификация на комплексной плоскости выбирается точка отсчёта фазы волновой функции (на окружности). U(1) это группа вращений вокруг точки на плоскости. Механизм Калуцы-Клейна дает простую геометрическую интерпретацию этой окружности - свернутое пятое измерение, при этом движение по окружности наблюдается нами как заряд. Все калибровочные поля сконцентрированы (привязаны) на тонкой бране (и поэтому так сильны относительно гравитации), а квантовые флуктуации с неё проецируется на 4д мир (распылены по всему пространству -балку, и поэтому слабы). Приняв эту модель открывается целый мир топологически защищённых состояний объясняющих левые киральные фермионы и прочее. Представьте заряды движущиеся по бранам свёрнутым в левые спирали. Брана это граничное условие, внутренняя поверхность 5го измерение, состоит из спиноов которые сами движутся по левым спиралям, можно представить трубку из множества спиноров движущихся по левым спиралям, а внутри удерживается заряд. Левые спиноы представляют электрическую компоненту, а правые магнитную. Теперь чисто топологическая задачка. Совмещаем одинаковые спирали параллельно — есть взаимодействие, поперечно — нет. Совмещаем левую и правую спирали параллельно — взаимодействия нет. А теперь самое интересное — совмещаем правую и левую спирали поперечно в месте совмещение возникает участок как будто бы это были одинаковые спирали. Эврика, взаимодействие есть! Теперь можно объяснить смысл поперечности электромагнитных полей, силу Лоренца и многое другое.
Спинор взаимодействует с зарядом очень просто, когда их спирали параллельны соответственно и спины могут быть параллельны (или антипараллельные), так вот спины могут взаимодействовать только когда они антипараллельны, как две шестерёнки — это ещё одно условие отбора. Заряд непрерывно движется по окружности (или орбитали нулевого колебания) и при этом выстраивает спины спиноров в одном направлении — это и есть поле. При этом заряд получает ещё массу за счёт связи Юкавы в механизме Хиггса.
Картинка не грузится без них трудно объяснить
Фотоны не только могут быть вечными, они вообще как будто демонстрируют признаки разумного поведения. Чем можно объяснить их частоту/энергию и постоянную скорость перемещения? Тем, что таковы следствия их выживания в агрессивной среде - энергетически плотном физическом вакууме. Допустим, они для выживания снижают давление вакуума на себя - постоянно ликвидируют его кванты в направлении своего движения и постоянно перемещаются на их место давлением вакуума с противоположной стороны. Чем больше квантов вакуума они ликвидируют в единицу времени, тем больше их частота или энергия. А поскольку вакуум имеет постоянную плотность своей энергии, то и перемещение в нём фотонов имеет постоянную скорость.
Если эта гипотеза верна, то для "разумных фотонов" было бы естественным снизить темп ликвидации квантов вакуума при их попадании в менее агрессивную среду - в вакуум со сниженной плотностью энергии. Есть основания считать, что вокруг массивных тел вакуум имеет сниженную плотность (доказывается эквивалентностью инертной и пассивной гравитационной массы). Но тогда излученные в нём фотоны будут иметь сниженную частоту и сниженную скорость. Что и наблюдается в реальности. Например, на поверхности Земли частота фотонов, излучаемых цезием в атомных часах, равна 9192631770 Гц. А в космосе, на орбитах спутников gps, их частота равна 9192631775 Гц. В ОТО такая зависимость выражается как замедление времени в гравитационном поле. Замедление в нём скорости электромагнитных волн называется эффектом Шапиро.
Но как фотоны могут быть разумными? Они же - элементарные частицы материи, а разум - результат биологической эволюции. Ответ предлагает забытая фридмонная теория. Согласно ей, элементарные частицы "изнутри" выглядят как вселенные, а вселенные "снаружи" могут выглядеть как элементарные частицы. Так пишет об этой теории академик В.С. Барашенков в книжке "Вселенная в электроне".
Расширим теорию: для взгляда "снаружи" на вселенные, выглядящие как частицы, должна быть вмещающая их вселенная большего масштаба пространства-времени с наблюдателем. Которая тоже требует вселенной очередного масштаба со своим наблюдателем и т.д. И уточним: только вселенные с полной внутренней эволюцией материи - разумные вселенные - могут войти в состав разумных фотонов для вселенной очередного масштаба. Чем больше количество таких вселенных в одном фотоне, тем больше его энергия. Поэтому фотоны могут безболезненно разделяться пополам в магнитном поле ядра атома, отдавать часть своей энергии другим частицам и принимать энергию от них.
Кстати, при делении пополам получаются пары запутанных фотонов, которые обладают нелокальной корреляцией своих состояний. Иначе говоря, они могут мгновенно (для нашего хода времени) обмениваться информацией об изменениях своего спина, чтобы соблюдать нулевой спин их общей квантовой системы. Так они выявляют способность к мгновенному обмену информацией у всех фотонов и у других образованных из них частиц, распадающихся при аннигиляции на фотоны. Тогда как бы распорядились такой связью разумные фотоны? И такие же разумные их системы - кварки, которые изолируются от давления вакуума с помощью конфайнмента?
Наверное, они думали о своём выживании не только "здесь и теперь", но и "где-то и потом". То есть о превращении вмещающей их Вселенной в разумную, способную войти в состав фотона, который вечен по сравнению с квантами вакуума. Можно предположить, что фотоны создадут для этого вселенскую информационную сеть и организуют проведение во Вселенной успешной эволюции материи. Воплощать их план будут кварки со своей информационной сетью. Видимо, настройка фундаментальных параметров Вселенной на успешную эволюцию материи - дело их коллективного Разума. Его можно считать всеведущим Богом нашей Вселенной. Он "не играет в кости" как раз благодаря наличию у него "чудовищного дальнодействия".
с временем распада протона - по прежнему не ясно.....
Вопрос, а может ли фотон потерять всю энергию, при этом не быть поглощенным?
На достаточно больших временных масштабах это приведёт к тому, что плотность энергии Вселенной в виде фотонов будет асимптотически стремиться к нулю, но никогда не достигнет его.
Я может чот не понимаю, но кажется это похоже на парадокс Ахиллеса и Черепахи. Т.е. если представлять это так, как описано, да оно теоретически не должно нуля достигнуть. Но кабудта энергия у нас всё-таки квантуется, так что где-то там в процессе очередного снижения энергии при расширении пространства она таки дойдёт до минимальной планковской величины и на этом фотон кончится.
Действительно ли фотоны вечные?