Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 8
Длина волны будет увеличиваться
Хотел бы обратить внимание на подобные формулировки. Утверждать подобные вещи следует аккуратно, и по моему мнению, в таком процитированном виде вводит в заблуждение. Я рекомендую ознакомиться со следующей статьёй: Окунь Л. Б., Селиванов К. Г., Телегди В. Л. «Гравитация, фотоны, часы». УФН, 1999, том 169, № 10, с. 1141—1147.
Статья посвящена классическому явлению, называемому гравитационным красным смещением. Явление заключается в том, что при удалении фотона от гравитирующего тела (например, Земли), его измеряемая частота уменьшается. Это явление объясняется в литературе двумя различными способами. Первое объяснение сводится к тому, что измеряющие частоту часы (атомы или атомные ядра) сами идут быстрее (увеличивают свои характерные частоты) на большей высоте, а частота фотона в статическом гравитационном поле с высотой не меняется. Так что фотон краснеет только относительно часов. Второе объяснение заключается в том, что фотон краснеет потому, что теряет свою энергию, преодолевая притяжение гравитационного поля. Это второе объяснение, особенно широко распространенное в научно-популярной литературе, оперирует такими понятиями как «гравитационная масса фотона» и «потенциальная энергия фотона». К сожалению, такая интерпретация зачастую встречается и в ряде научных статей и серьезных монографий по общей теории относительности, где она используется в качестве «наглядного» пояснения формул, полученных математически безупречным образом. Мы показываем, что такая интерпретация неправильна и создает путаницу в простом вопросе.
В свете таких неоднозначностей мне кажется правильным избегать таких формулировок, которые предполагают, что у фотона меняются свойства вроде длины волны. Правильнее будет утверждать, что фотоны остаются неизменными, а синеют наблюдатели, состоящие из известного физической науке вещества: их атомы уменьшаются в размерах, колебания в них ускоряются, линейки, которыми они пользуются, становятся короче, и этими линейками они намеряют всё большие значения длин волн неизменных фотонов.
Также могу предложить аналогию, оказавшуюся мне более полезной для понимания. Когда космологическое красное смещение сравнивают с эффектом Доплера и гравитационным красным смещением, мне кажется, авторы упускают очень простую возможность сделать такую аналогию: обычный эффект Допплера — из-за разных скоростей в пространстве, а космологический — из-за разных «скоростей» во времени. Более верна аналогия с гравитационным красным смещением, но градиент гравитационного потенциала — во времени, а не в пространстве. Тогда понятно, почему космологическое красное смещение — во всех направлениях. Потому что во всех пространственных направлениях видно прошлое. Стрела времени принудительно заставляет всё вещество вываливаться из сингулярности Большого Взрыва. Если бы градиент был в пространстве, то у вещества была возможность упасть обратно в гравитационный колодец, но упасть в прошлое невозможно. Значит, веществу приходится вываливаться вперёд в будущее, ко всё более низкому «базовому» гравитационному потенциалу, и в этом потенциале — синеть. Так, по крайней мере, с точки зрения ОТО.
Мне близки идеи цифровой философии, и с этих позиций ну очень сложно себе представить, чтобы у континуума была такая геометрия, как предсказывает ОТО. Это же неудобно считать на компьютере. Может быть, ОТО даёт предсказания только в первом порядке? Может быть, посинение наблюдателей есть следствие действия какого-то меняющегося во времени физического поля, придающего веществу ту или иную скорость колебаний? Видел статью про бегущую массу Планка. Нечто такое здорово бы объяснило наблюдаемые явления. Нужен очередной Коперник, чтоб в очередной раз объяснил, что люди — не пуп Земли, не пуп Вселенной, и их линейки — не раз и навсегда установленный стандарт измерения, а сгустки постоянно синеющего вещества.
В статье не упомянуто конформное время. Меж тем, картина мира в сопутствующей системе координат и конформном времени, возможно, и есть, «истинная» картина мира, полностью очищенная от иллюзий, вызванных посинением. В этой картине мира свет снова распространяется со скоростью света. В этой картине мира объекты в прошлом «объективно» больше по размерам и медленнее эволюционируют во времени. Достаточно интересная система отсчёта. Я бы сразу с этого начинал, без полумер типа координат сопутствующих, а времени — космологического.
"атомы уменьшаются" — это происходит синхронно по всей Вселенной? было бы, конечно, смешно, если это не пространство расширяется, а вещество уменьшается. или я не так понял?
Насчёт синхронности сведения весьма фрагментарные. Нужно понимать, что жить во Вселенной, наполненной тысячами галактик, включая те, что с заметно большими z, человечество начало очень недавно, с 90х годов, когда появились глубокие снимки Хабла. Здесь, начиная с 6:51 приводится расчёт эволюции Вселенной:
Но если снимок Хабла появился только 20 лет назад, понятно, что реально из этого всего континуума есть наблюдения только светового конуса «толщиной» в те самые 20 лет, измеренные современными часами. Для сравнения, за сверхновыми следили столетиями. А что могут дать 20 лет в космологических масштабах? Да это ни о чём вообще.
Вот как, допустим, понять, синхронны ли изменения? Убедительным способом было бы наблюдение того, как нелинейное изменение масштабного коэффициента «проходит» сквозь галактики. В прошлом периоды расширения с ускорением сменялись расширением с замедлением, вот этот распространяющийся перегиб хорошо бы пронаблюдать во всех направлениях.
Вопрос о синхронности изменений опирается на возможность измерять время, но измерение времени в космологии опирается на что? Самый ходовой способ — на красное смещение z, которое по определению будет «синхронным». Если не красное смещение, то остаётся статистика стадий эволюции галактик, что тоже ограничено. Мало ли, как в разных направлениях шло образование звёзд и галактик. Где-то быстрее процессы шли, где-то — медленнее, а в итоге — где-то моложе системы, где-то старше, и «синхронность» придётся разглядывать сквозь плюс-минус десятки миллионов лет.
Так что, как мне кажется, про синхронность можно говорить условно, как про модель, в этом смысле, да, можно думать о своей Вселенной как о Вселенной уменьшающихся и ускоряющих колебания атомов. Всех нас «на самом деле» неистово жарят миллионы градусов реликтового излучения, а посиневшие мы едва смогли это заметить, сперва на голубей грешили. Как и в случае разных интерпретаций квантовой механики, у разных моделей одинаковые предсказания. Переменная геометрия континуума или переменное физическое поле, — визуально получается одно и то же, во всяком случае, в первом порядке приближения. По мере накопления наблюдений, есть надежда, что могут быть обнаружены эффекты второго порядка приближения, где предсказания разойдутся, либо будет найдена каким-то другим образом новая физика.
Например, если одновременно верно, что за расширение отвечает физическое поле, и что на фундаментальном уровне Вселенная имеет кристаллическую решётку (или координаты частиц заданы с фиксированной точностью), то уменьшение размеров и ускорение времени постоянно приближает вещество к масштабам квантов пространства-времени. Какие-то квантовопространственные эффекты действуют на современное вещество раз в 10 сильнее, чем для галактик с z = 10, и, может быть, эту разницу можно увидеть по особенностям термоядерного синтеза тогда и сейчас.
Но если снимок Хабла появился только 20 лет назад, понятно, что реально из этого всего континуума есть наблюдения только светового конуса «толщиной» в те самые 20 лет, измеренные современными часами. Для сравнения, за сверхновыми следили столетиями. А что могут дать 20 лет в космологических масштабах? Да это ни о чём вообще.
Вот как, допустим, понять, синхронны ли изменения? Убедительным способом было бы наблюдение того, как нелинейное изменение масштабного коэффициента «проходит» сквозь галактики. В прошлом периоды расширения с ускорением сменялись расширением с замедлением, вот этот распространяющийся перегиб хорошо бы пронаблюдать во всех направлениях.
Вопрос о синхронности изменений опирается на возможность измерять время, но измерение времени в космологии опирается на что? Самый ходовой способ — на красное смещение z, которое по определению будет «синхронным». Если не красное смещение, то остаётся статистика стадий эволюции галактик, что тоже ограничено. Мало ли, как в разных направлениях шло образование звёзд и галактик. Где-то быстрее процессы шли, где-то — медленнее, а в итоге — где-то моложе системы, где-то старше, и «синхронность» придётся разглядывать сквозь плюс-минус десятки миллионов лет.
Так что, как мне кажется, про синхронность можно говорить условно, как про модель, в этом смысле, да, можно думать о своей Вселенной как о Вселенной уменьшающихся и ускоряющих колебания атомов. Всех нас «на самом деле» неистово жарят миллионы градусов реликтового излучения, а посиневшие мы едва смогли это заметить, сперва на голубей грешили. Как и в случае разных интерпретаций квантовой механики, у разных моделей одинаковые предсказания. Переменная геометрия континуума или переменное физическое поле, — визуально получается одно и то же, во всяком случае, в первом порядке приближения. По мере накопления наблюдений, есть надежда, что могут быть обнаружены эффекты второго порядка приближения, где предсказания разойдутся, либо будет найдена каким-то другим образом новая физика.
Например, если одновременно верно, что за расширение отвечает физическое поле, и что на фундаментальном уровне Вселенная имеет кристаллическую решётку (или координаты частиц заданы с фиксированной точностью), то уменьшение размеров и ускорение времени постоянно приближает вещество к масштабам квантов пространства-времени. Какие-то квантовопространственные эффекты действуют на современное вещество раз в 10 сильнее, чем для галактик с z = 10, и, может быть, эту разницу можно увидеть по особенностям термоядерного синтеза тогда и сейчас.
Длина волны увеличилась с точки зрения «Бога», способного посмотреть на процесс снаружи. А для смертных, живущих строго на поверхности, система координат «Бога» — всего лишь гипотеза. Корректно утверждать, что те, кто живёт внутри, если измеряют нарисованную волну «гравитационно связанными попугаями», то в таких попугаях получают всё большие значения. А других инструментов у них пока нет. Есть наблюдаемая статистика красных смещений, угловых размеров и стадий эволюций галактик. Остальное — уже гипотезы. В частности, пункт про «надуваем шарик» — уже гипотеза. А вдруг Вселенная, чтоб жизнь ученым мёдом не казалась, и геометрию одновременно меняет, и переменное физическое поле в ней действует на массовые частицы, оставляя нас без надёжных инструментов измерения? И эти два эффекта складываются или даже один противостоит другому. Вот не надувается шарик, а сдувается, но атомы и галактики уменьшаются быстрее сдутия.
Полезно всегда помнить, на каком наблюдательном фундаменте построены модели, и стандартная модель космологии в том числе.
Полезно всегда помнить, на каком наблюдательном фундаменте построены модели, и стандартная модель космологии в том числе.
Может для начала поинтересуйтесь, что такое спектроскопия, что как и относительно чего там измеряют длины волн.
Атом — электростатически связанный измерительный попугай, по принципу действия не сильно отличающийся от гравитационно связанного.
Это уже теория, которая имеет все наблюдаемые подтверждения, но если шарика вам мало, то чего вам вообще может быть много тогда скажите.
Это не единственная теория, которую подтверждают наблюдения, и, похоже, этот статус кво ещё надолго. В таких условиях корректно использовать только такие выражения, которые описывают суть наблюдаемого, а суть такова, что нельзя исключить наблюдателя. Вплоть до того, что вклад наблюдателя — 100%, как это происходит в случае обычного (градиент в пространстве) гравитационного красного смещения в ОТО.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Ранняя вселенная 5. Космологическое красное смещение и динамика однородной расширяющейся вселенной, часть 1