Вопрос физикам, энергия фотона и расширение вселенной

https://ru.wikipedia.org/wiki/Космологическое_красное_смещение

Я может не внимательно читал, но в той статье я не нашел ответа на свой вопрос.

Образование космологического красного смещения можно представить так: рассмотрим свет — электромагнитную волну, идущую от далёкой галактики. В то время как свет летит через космос, пространство расширяется. Вместе с ним расширяется и волновой пакет. Соответственно, изменяется и длина волны. Если за время полёта света пространство расширилось в два раза, то и длина волны и волновой пакет увеличивается в два раза.

Если грубо и неверно, то фотон вступал во взаимодействие с пространством.

Но куда при этом девается энергия? Если более точно и верно? Скажем аннигилировали 0.5кг вещества и 0.5кг антивещества, выделилось дофига гамма-фотонов. Предположим, гипотетически, что из-за гравитационного линзирования, фотоны долго-долго бродили, но в итоге сфокусировались обратно в малой области, и породили много-много пар электрон/позитрон, протон/антипротон. Получается что из-за того, что «фотоны нагуляли», на выходе получим уже немного меньше, чем 1кг вещества, даже если ни один фотон не был потерян?

Фотон — это свойство пространства-времени. Пространство-время изменилось — изменилась и энергия фотона.

Энергия — тоже свойство пространства-времени. Она "сама по себе" не существует!

на выходе получим уже немного меньше, чем 1кг вещества, даже если ни один фотон не был потерян?

ты можешь получить и меньше, и больше килограмма в зависимости от того, движешься ты навстречу фотонам или от них и расположен ты «выше» или «ниже» в гравитационном поле.

Ты неправильно ставишь вопросы, и неправильно строишь модели.
Начиная с того, что говорить следует не о массе, а об импульсе.

Продолжить следует относительностью - кто и как измеряет начальное вещество, фотоны, и конечное вещество.
Суть ТО в том, что нет ничего абсолютного, существующего «само по себе». «Вещество имеет массу» - всегда означает «наблюдатель его взвесил и получил результат».

И Эдичка тоже прав, надо думать пространством Минковского и его особенностями, как минимум, если уж не получается Калаби-Яу.

Куда делась часть его энергии?

Потратилась на расширение вселенной. В конце не останется ничего, только бесконечное пустое пространство. :)

На самом деле, ответ более интересен. Суть заключается в том, что в ОТО, которая необходима для описания всей вселенной целиком, закон сохранения энергии не соблюдается. :)

Вопрос, который вы задали является частью хорошо известной физикам проблемы несостыкованности ОТО (макро описания вселенной) и квантовой механики (микро описания вселенной), к епархии которой и относится ваш фотон.

Над решением проблемы всё ещё работают, но пока без особого успеха.

Сдается мне, тут где-то энтропию нужно привлечь и энергия найдется.

в ОТО, которая необходима для описания всей вселенной целиком, закон сохранения энергии не соблюдается. :)

Да шо ты говоришь!

Что есть - то и говорю. Если вы не в курсе, то это не моя проблема. Загуглите.

Скандалы, интриги, расследования! ЗСЭ не работает! Энергия катится в чОрную дыру!

Сначала тогда нужно выяснить другой вопрос: раз пространство расширяется, да ещё и, как ходят слухи, с ускорением, и растаскивает объекты, то оно совершает работу. А откуда берётся энергия на совершение этой работы? Когда с этим разберётесь, то станет понятно, откуда взялась энергия и на изменение состояния вашего фотона.

Все прекрасно сохраняется в ОТО. полная энергия вселенной как была равна 0, так и остается

Вас таки в гугле забанили?

Да. Дай ссылки, почитаю.

Только вместе с энергией гравитационного поля, для которой нет чёткой формулы. Т.е. по факту оно должно сохраняться, но описать это не получается.

Пошла на расширение вселенной.

Таки забанили...

для которой нет чёткой формулы

fail

При расширении чего-либо плотность энергии уменьшается. Так?

Давай ссылку на статью, где будет написано о невыполнении закона сохранения энергии! Что за чушь?

фотон из «фиолетового» превратился в красный

Этого быть не может, потому что не может быть никогда. man эффект Допплера.

P.S. Раздел как раздел, а темы из разряда «тупой и еще тупее».

Ой, вей, и школота повелась. ЕМНИП, в ОТО закон сохранения энергии не соблюдается только локально, что считается багой этой теории. Но в больших размерах все там сохраняется, потому теория и работает. В общем, пока нет ничего лучше, пользуются той, которая правильно описывает явления в размерах Космоса.

Этого быть не может, потому что не может быть никогда.

Сфигали? У объектов с z=10 вообще УФ линии в радиодиапазон смещаются!

Речь про фотон. Энергия [latex]E=\hbar \omega[/latex], и как фотон, который

благополучно избежал поглощения другими объектами, межзвездным газом, и вот уже путешествует себе 10 млрд лет.

изменит свою частоту?

У объектов с z=10 вообще УФ линии в радиодиапазон смещаются!

Астрофизик у нас ты :) а можно тогда ссылку на пруф?

первая попавшаяся (стр. 6 справа вверху).

Ты сам про Допплера заговорил, между прочим.

А еще почитай, что такое Хаббл в свое время открыл. И что такое z вообще! И почему дальше [latex]z=\infty[/latex] ничего невозможно увидеть, а даже далекий рентген, испущенный там, превращается в мегаметровые волны здесь!

А не путаешь ли ты собственную частоту с допплеровским сдвигом частоты? Собственная частота фотона, наблюдаемая в системе отсчета фотона, не изменится.

Ты сам про Допплера заговорил, между прочим.

Угу, ибо он и определяет смещение спектра в красную сторону в расширяющейся Вселенной. Но это как раз из-за разности скоростей между системами отсчета. К тому, что фотон изменил частоту и энергию, это никак не относится.

P.S. Космологическое красное смещение, [latex]z=\frac{\omega-\omega_0}{\omega_0}[/latex], грубо говоря, [latex]z\approx\frac{\omega}{\omega_0}[/latex]. Так что, на больших z, когда можно вторую формулу более-менее использовать, можно примерно прикинуть, куда сместится, скажем, [latex]L_\alpha[/latex] (121.567 нм): на z=100 это уже будет 12.1мкм — вполне далекий ИК-диапазон (на поверхности Земли практически уже недоступный из-за мощного поглощения водяными парами).

Ну, про смещение УФ в радио я, конечно, загнул. Но в ИК очень даже смещается (для чего и делаем ИК-спектрометр): на z=10 тот же Лайман альфа будет иметь длину волны около 1.2мкм — ближний ИК.

Ничуть не путаю. Собственная частота, длина волны и скорость света связаны однозначным соотношением: [latex]\lambda\nu = c[/latex].

К тому, что фотон изменил частоту и энергию это никак не относится.

И что ж он там по-твоему меняет?

fail

Дык, приведите.

где будет написано о невыполнении закона сохранения энергии!

Я не говорил о не выполнении, я говорил о не соблюдении. Почему бы не пойти в обратном направлении? Можете показать мне уравнение полной энергии Вселенной в рамках ОТО? Только не из теоретических работ с арксива, а каноничное, «из учебника»?

Смещение обусловлено эффектом доплера, который возникает из-за движения источника относительно приемника.

Если ты убегаешь от снежка, который летит в тебя, то снежок ударит слабее, чем если бы ты бежал на него.

Можете показать мне уравнение полной энергии Вселенной в рамках ОТО?

Естественно, нет! Потому что сама ОТО — грубое приближение, совершенно не оконченное. А разнообразные струнные теории имеют кое-какие дефекты, поэтому пока что быть приняты не могут.

Ну, а несохранение энергии во Вселенной означало бы, что она имеет взаимодействие с какими-то другими Вселенными. А это пока что не доказано.

из учебника

В учебники все попадает спустя минимум лет 50! Ну, изредка пошустрей (если уж очень сильный переполох открытие сделает).

В общем, учебники вообще не могут быть эталоном. В них содержатся классические знания, которые могут лишь расширяться.

Пока не будет "великого объединения", никакой "полной энергии в рамках ОТО" тоже не будет. Да и даже "великое объединение" далеко не все ответы даст.

Данная аналогия не применима к космологическому красному смещению, IMHO, т.к. его природа - совершенно иная.

ЕМНИП, в ОТО закон сохранения энергии не соблюдается только локально, что считается багой этой теории.

ИП. Локально как раз все соблюдается. Вас всех что ли в гугле забанили?

Тут главная мысль кагбы такая: энергия снежка будет разной в разных СО.

Для фотона это тоже верно: его энергия разная для СО в разных гравитационных потенциалах.

Естественно, нет! Потому что сама ОТО — грубое приближение, совершенно не оконченное.

Тогда чего вы удивляетесь? Ну есть у ОТО и КМ проблемы на границе применимости - чего волноваться-то? Проблема давно известная, «мы работаем над этим» (C).

Пока не будет «великого объединения», никакой «полной энергии в рамках ОТО» тоже не будет.

Сотственно по этому я и использовал слово «не соблюдается», а не «нарушается». От того, что в формулах проблемы - не значит, что Вселенная сломалась. :)

Человек задал вопрос и получил честный ответ: «С точки зрения современной науки - а хрен его знает».

Тут главная мысль кагбы такая

Однако космологическое красное смещение принято выделять в отдельный эффект, поскольку оно глобально и не зависит от собственных скоростей объектов.

Человек задал вопрос и получил честный ответ: «С точки зрения современной науки - а хрен его знает».

Вот так сразу и надо говорить ☺

И что ж он там по-твоему меняет?

В общем так, я тут собрал мысли в кучку. Эффект Допплера будет заключаться вот в чем: пусть атом движется относительно нас с какой-то скоростью, значит, частота перехода во время испускания фотона будет изменена за счет эффекта Допплера. Это влияет на то, с какой частотой будет испущен фотон относительно нашей системы координат. Получается, что в системах отсчета, движущихся с разными скоростями, частота фотона будет разной, энергия тоже. Но дальше я не вижу причин, почему частота и энергия должны меняться в одной системе отсчета, раз фотон не поглощался и не переизлучался.

Человек задал вопрос и получил честный ответ: «С точки зрения современной науки - а хрен его знает».

Вопрос из разряда: что будет, если всепробивающий снаряд попадет во всеотражающую стену. Ответ: все, что угодно.

Вопрос из разряда: что будет, если всепробивающий снаряд попадет во всеотражающую стену.

Вот только фотоны от далёких объектов существуют в реальности, равно как и их красние смещение.

Но мы же отождествляем метрику и гравитацию?

Да элементарно же все: энергия является свойством пространства-времени. Изменяется пространство-время → изменяется и энергия.

Нет никаких фотонов, атомов... Есть только локальные волны плотности всеобщего пространства-времени.

Представил себя локальной волной плотности всеобщего пространства-времени — захотелось сделать вдоль.