Красное смещение и закон сохр. эн.

[Degen1103]

Недавно в лекции на ютубе (точно не помню в какой) услыхал, что красное смещение означает уменьшение энергии кванта, т.е. закон сохранения энергии в космологических масштабах не выполняется. Так ли это? Не равносильно ли такое понимание "старению фотона"?

[EUgeneUS]

Про ЗСЭ в космологических масштабах не скажу (сам бы с удовольствием послушал)ю
А вот про старение фотонов приведу аргумент, который неоднократно приводил Борис Штерн.
1. Космологическое красное смещение не только "растягивает" фотоны (из-за чего они смещаются в красную сторону), но и растягивает промежутки между фотонами\событиями.
2. Гипотеза "старения фотонов" смещает фотоны в красную сторону, но никак не влияет на промежутки между событиями.
Первое соответствует наблюдениям, второе - нет.

[Degen1103]

Да, Штерн всегда всё четко по полочкам расставляет.
Сильно смущает якобы(?) пропадающая энергия кванта. М.б., на единицу длины или объёма она всё-таки сохраняется?...

[sergey zhukov]

Degen1103
Я много раз слышал, что поскольку закон сохранения энергии - это следствие симметрии относительно сдвига во времени, а в ОТО такая симметрия нарушается, то и с законом сохранения энергии в ОТО есть трудности. Это проблема довольно старая (проблема того, как в ОТО следует определить то, что соответствовало бы сохранению энергии).

В данном случае давление света противостоит гравитации, свет "расширяет" Вселенную и работает против гравитационного сжатия. Примерно как газ, который охлаждается при расширении сосуда.

[EUgeneUS]

Degen1103 в сообщении #1723636 писал(а):

Сильно смущает якобы(?) пропадающая энергия кванта.

Энергия фотона не якобы, а уменьшается, так как она однозначно связана с длиной волны.
Но про ЗСЭ в "космологических масштабах" я бы и сам с удовольствием послушал более сведущих товарищей.

[realeugene]

Degen1103 в сообщении #1723629 писал(а):

Так ли это?

Так.

Degen1103 в сообщении #1723629 писал(а):

Не равносильно ли такое понимание "старению фотона"?

Нет. Там нечему стареть.

-- добавлено через 1 минуту --

sergey zhukov в сообщении #1723638 писал(а):

свет "расширяет" Вселенную и работает против гравитационного сжатия.

Странная интерпретация и скорее всего некорректная.

[amon]

Degen1103 в сообщении #1723629 писал(а):

услыхал, что красное смещение означает уменьшение энергии кванта

Перефразируя одного, сейчас, увы, пропавшего в очередной раз участника: слова "свет состоит из фотонов" пагубно влияют на неокрепшие умы. Все, что мы видим в телескопы, включая реликтовое излучение, не состоит из отдельных фотонов. Что бы не путаться, про фотоны в этом месте лучше забыть, и говорить о классических электромагнитных полях. А с ними все просто. При расширении убывает плотность энергии (закон сохранения), при удалении меняется частота (закон Доплера). Перевести это на фотонный язык можно, но со значительными трудностями, связанными с тем, что надо рассматривать не отдельный фотон, а их ансамбль, и, в конечном итоге, все сведется к классической электродинамике.

[pppppppo_98]

Degen1103 в сообщении #1723636 писал(а):

, на единицу длины или объёма она всё-таки сохраняется?...

и тоже нет..поелику универсального времени нет , то и универсального объема нет (ибо последняя форма есть действие формы универсального 4-объема - а такая форма есть, и вектора (Киллинга )вдоль универсального времени).

sergey zhukov в сообщении #1723638 писал(а):

поскольку закон сохранения энергии - это следствие симметрии относительно сдвига во времени, а в ОТО такая симметрия нарушается, то и с законом сохранения энергии в ОТО есть трудности. Это проблема довольно старая (проблема того, как в ОТО следует определить то, что соответствовало бы сохранению энергии).

все так и есть

[sergey zhukov]

Degen1103
Кстати, в расширяющейся вселенной такое не только со светом происходит. Например, если выстрелить пулей в любую сторону в такой вселенной, то пуля не будет сохранять скорость. Она будет лететь все медленнее и медленнее и в конце концов остановится (относительно локального вещества).

[pppppppo_98]

amon в сообщении #1723650 писал(а):

Перевести это на фотонный язык можно, но со значительными трудностями, связанными с тем, что надо рассматривать не отдельный фотон, а их ансамбль, и, в конечном итоге, все сведется к классической электродинамике.

да можно наверное и с одним фотоном трюк проделать... надо в конформное время переходить...Правда наверное затрахаешься в нем вакуумное состояние ЭМ поля вводить

[amon]

pppppppo_98 в сообщении #1723653 писал(а):

да можно наверное и с одним фотоном трюу проделать...

Реликт с одним фотоном, боюсь, не получится. Там надо термодинамику адиабатического расширения фотонного газа заработать, а для этого на микроскопическом уровне надо четырехфотонное взаимодействие вводить.

[pppppppo_98]

amon в сообщении #1723654 писал(а):

а для этого на микроскопическом уровне надо четырехфотонное взаимодействие вводить.

зачем. у нас же материю никто не отменял - вот вам и перераспределение энергии\

ЗЫ
Мда задумался... С конформным временем совсем все не гладко (по-видимому и с любым другим координатным временем)ибо "частота" то не меняется, а способность к взаимодействию падает. Хотя с классической точки зрения все вроде как ок.

[amon]

pppppppo_98 в сообщении #1723655 писал(а):

у нас же материю никто не отменял

Тёмную? Другая, вроде, не годится.

[pppppppo_98]

amon в сообщении #1723656 писал(а):

Тёмную? Другая, вроде, не годится.

а чо не годится баррионная материя.

[SergeyGubanov]

В любой космологической модели метрику которой можно преобразованиями координат привести к следующему виду:

$$ ds^2 = dt^2 - \gamma_{i j} \left( dx^i - V^i dt \right) \left( dx^j - V^j dt \right) $$

(а это примерно все известные космологические модели) полная (интегральная $\int \ldots \sqrt{\gamma} d_3 x$) энергия Вселенной сохраняется.

Что касается энергии частиц, то она, как известно, зависит от системы отсчёта. В расширяющейся Вселенной система отсчёта относительно которой наше локальное скопление галактик более менее неподвижно сама по себе изменяется во времени. А раз уж наша локальная система отсчёта "плывёт", то относительно неё "плывут" и энергии прилетевших издалека частиц.