Реликтовое излучение для движущегося наблюдателя.

[Nosokluv]

Известно ,что для земных наблюдателей реликтовое излучение сферически симметрично по удалению.Световой конус прошлого,которым смотрит такой наблюдатель(назовем его неподвижным) на ПВД своим основанием упирается в линию реликта,которая параллельна оси х.Теперь относительно неподвижного наблюдателя с околосветовой скоростью движется подвижный (пусть это будет астроном на движущейся относительно Земли планете в далеком космосе.В его ИСО его световой конус прошлого упирается уже в наклонную относительно оси х' линию реликта и таким образом для него картинка реликта получится сферически несимметричной по удалению.В чем здесь ошибка,никак не могу разобраться.Надеюсь на помощь уважаемых ученых.

[Pphantom]

Вот это - распределение яркостной температуры реликтового излучения по небу:

[Nosokluv]

То есть вы хотите сказать,что для землян оно тоже несимметрично?

[Pphantom]

Именно. Более того, посмотрев на эту картинку, можно понять, что это именно следствие движения Солнечной системы по отношению к реликтовому фону: на каком-нибудь глобусе это было бы горячее пятно с одной стороны и холодное - с диаметрально противоположной. Отклонения от идеала в районе большой полуоси выделенного эллипса - это результат того, что в этом месте на картинке находится диск нашей собственной Галактики.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Астрономия»
Причина переноса: давайте-ка лучше сюда, в соответствии с тематикой.

[Nosokluv]

Но тогда изображение реликта для конкретного наблюдателя можно использовать для вычисления собственного движения.Соответственно,тот наблюдатель,у кого картинка будет сферически симметричной ,может считать себя покоящемся.А насколько мне известно,абсолютного движения,как и абсолютного покоя,то бишь абсолютной системы отсчета не существует.Как это понимать.

[Pphantom]

Nosokluv в сообщении #1173447 писал(а):

Но тогда изображение реликта для конкретного наблюдателя можно использовать для вычисления собственного движения.

Лучше уж собственной скорости. "Собственное движение" - это термин, зарезервированный за другим понятием.

Nosokluv в сообщении #1173447 писал(а):

Соответственно,тот наблюдатель,у кого картинка будет сферически симметричной ,может считать себя покоящемся.

...относительно реликтового фона. Да, и не только может, но и будет таковым.

Nosokluv в сообщении #1173447 писал(а):

А насколько мне известно,абсолютного движения,как и абсолютного покоя,то бишь абсолютной системы отсчета не существует.Как это понимать.

А почему Вы решили, что система отсчета, связанная с реликтом, будет абсолютной?

[realeugene]

Nosokluv в сообщении #1173413 писал(а):

В его ИСО его световой конус прошлого упирается уже в наклонную относительно оси х' линию реликта и таким образом для него картинка реликта получится сферически несимметричной по удалению.Теперь относительно неподвижного наблюдателя с околосветовой скоростью движется подвижный (пусть это будет астроном на движущейся относительно Земли планете в далеком космосе.В его ИСО его световой конус прошлого упирается уже в наклонную относительно оси х' линию реликта и таким образом для него картинка реликта получится сферически несимметричной по удалению.В чем здесь ошибка,никак не могу разобраться.

У вас нет ошибки. Точнее, ошибка ваша в том, что вы пытаетесь распространить понятие ИСО из СТО на космологические масштабы. СТО неприменима к космологии, космологические модели строятся на основе ОТО, в которой понятие ИСО и преобразование Лоренца осмысленны лишь локально и приближенно. Соответственно, и все рассуждения про равноправие ИСО там перестают работать. Да, и в космологии на масштабах видимой Вселенной обычно используются выделенные (относительно преобразований скорости) координаты, в которых материя однородна и неподвижна, с достаточной для этих моделей (и, как это ни удивительно, с очень высокой) точностью.

[Someone]

Nosokluv в сообщении #1173447 писал(а):

абсолютной системы отсчета

Сформулируйте, пожалуйста, определение абсолютной системы отсчёта.

[Pphantom]

realeugene в сообщении #1173540 писал(а):

Точнее, ошибка ваша в том, что вы пытаетесь распространить понятие ИСО из СТО на космологические масштабы.

Не пугайте человека, тем более что для наиболее популярной сейчас космологической модели Ваши утверждения просто неверны (пожалуй, это я все-таки перестарался, при внимательном чтении это возражение снимается). Все куда банальнее, тут действительно надо просто честно вспомнить, что такое абсолютная система отсчета, как это и предложил Someone.

[realeugene]

Pphantom в сообщении #1173563 писал(а):

Все куда банальнее

Интересно будет послушать.

[Mikhail_K]

Pphantom в сообщении #1173563 писал(а):

Все куда банальнее, тут действительно надо просто честно вспомнить, что такое абсолютная система отсчета, как это и предложил Someone.

Мне этот вопрос тоже интересен. Процитирую Википедию (а меня поправят, если там что-то неточно):

Цитата:

С другой стороны, ранее считалось, что существует некая «фундаментальная» система отсчёта, простота записи в которой законов природы выделяет её из всех остальных систем. Так, Ньютон считал выделенной системой отсчёта абсолютное пространство, а физики XIX века полагали что, система, относительно которой покоится эфир электродинамики Максвелла, является привилегированной, и поэтому она была названа абсолютной системой отсчёта (АСО). Окончательно предположения о существовании привилегированной системы отсчёта были отвергнуты теорией относительности. В современных представлениях никакой абсолютной системы отсчёта не существует, так как законы природы, выраженные в тензорной форме, имеют один и тот же вид во всех системах отсчёта — то есть во всех точках пространства и во все моменты времени. Это условие — локальная пространственно-временная инвариантность — является одним из проверяемых оснований физики.

Иногда абсолютной системой отсчета называют систему, связанную с реликтовым излучением, то есть инерциальную систему отсчета, в которой реликтовое излучение не имеет дипольной анизотропии.

То есть тела, покоящиеся относительно реликтового излучения, можно в некотором (неформальном) смысле считать "истинно покоящимися"? И других (столь же разумных) кандидатов на роль "истинно покоящейся" системы отсчёта нет?

Задавая этот вопрос, я, конечно, понимаю, что вряд ли можно определить, что значит "истинно покоящаяся система отсчёта". Видом законов природы она, насколько я понял, отличаться не будет (но вот, отличается видом реликтового излучения). Но ведь и в том определении АСО, которое в википедии, "простота записи законов природы" - это тоже неформальное понятие. Даже если бы законы природы отличались в разных системах отсчёта, при строгом подходе следовало бы указывать критерий, когда мы говорим, что законы проще, а когда говорим, что сложнее. При неформальном же подходе это, в общем, понятно.

Ещё интересно: а вот картина движения галактик в этой системе отсчёта, связанной с реликтовым излучением - как-то выделяется среди картин движения галактик в других инерциальных системах отсчёта?

Признаюсь, что наличие выделенной системы отсчёта несколько снижает пафос, что "все системы отсчёта равноправны". Ведь можно посмотреть, как движется любое тело относительно реликтового излучения. (Да, на это можно возразить: а чем система отсчёта реликтового излучения лучше других систем отсчёта? Теоретически ничем, но реликтовое излучение - это всё же что-то более серьёзное, "более реликтовое", чем все другие тела отсчёта.)

-- 02.12.2016, 15:45 --

realeugene в сообщении #1173540 писал(а):

Точнее, ошибка ваша в том, что вы пытаетесь распространить понятие ИСО из СТО на космологические масштабы.

А что, в рамках ОТО нельзя построить систему отсчёта, относительно которой в каждой точке реликтовое излучение изотропно?

[Munin]

Mikhail_K в сообщении #1173599 писал(а):

Мне этот вопрос тоже интересен.

Ну, для вас придётся объяснять намного серьёзнее.

Mikhail_K в сообщении #1173599 писал(а):

То есть тела, покоящиеся относительно реликтового излучения, можно в некотором (неформальном) смысле считать "истинно покоящимися"?

Вопрос именно в том, в каком именно смысле.

Для законов физики - этот покой относительно реликтового излучения ничего не значит. Для физики такая система отсчёта ничем не отличается от других, кроме только того, как видно реликтовое излучение. А реликтовое излучение - само по себе ничем не отличается от других электромагнитных излучений. То есть, свет Солнца, свет Галактики и свет электрической лампочки - играют в физических явлениях отнюдь не меньшую роль. А если вы возьмёте непроницаемый ящик, и не будете видеть реликта, то вы и такой покой найти не сможете. (Сравните с мысленным экспериментом Галилея, про закрытую каюту на корабле, куда не проникает ветер.)

Для законов астрономии и космологии - такой "покой" значит немного больше. Это удобная система координат, точно так же как на Земле удобны параллели и меридианы - но физически их нет, об экватор нельзя споткнуться, а полюс - вовсе не палка, торчащая из земли. Некоторые расчёты удобно вести в такой системе координат. Но и то - только некоторые. Реликтовое излучение играет довольно небольшую роль в современных астрофизических процессах, а когда играет - то не слишком важна его анизотропия. Обычно важнее не система покоя относительно реликтового излучения, а система покоя относительно локальных масс. А она везде своя - именно это (в частности) мы видим на пёстрой картине анизотропии реликта.

-- 02.12.2016 16:59:09 --

Mikhail_K в сообщении #1173599 писал(а):

Но ведь и в том определении АСО, которое в википедии, "простота записи законов природы" - это тоже неформальное понятие.

Это, конечно, ерунда. Речь идёт о ковариантности.

Иваненко, Сарданашвили. Гравитация.

Цитата:

Как уже отмечалось, следует различать условия ковариантности и инвариантности. В теории поля инвариантность (или симметрия) относительно тех или иных преобразований задается инвариантностью лагранжиана, описывающего данную систему. В применении к лагранжиану условие ковариантности означает, что при преобразовании полей $\varphi\to\varphi'$ лагранжиан $L(\varphi)$ не меняется по величине, т. е. $L'(\varphi')=L(\varphi),$ а условие инвариантности — что $L(\varphi)$ сохраняет еще и свой вид, как функционал полей $\varphi,$, т. е. $L'(\varphi')=L(\varphi')=L(\varphi).$ Такое условие инвариантности иногда называют форм-инвариантностью.

(Аналогично эти понятия вводятся для любых динамических уравнений, и вообще законов физики.)

Так, в случае классической механики, при переходе между инерциальными системами отсчёта имеет место форм-инвариантность. При переходе от инерциальных к неинерциальным системам отсчёта законы физики продолжают выполняться, но не сохраняют свой вид - в них добавляются всякие "силы инерции" и тому подобные "бухгалтерские добавки". То есть, ковариантность есть, но форм-инвариантности нет. В случае ОТО, все "бухгалтерские добавки" заранее внесены в формулы (и избавиться от них невозможно), и поэтому при любых преобразованиях систем координат сохраняется так же и форма законов физики - они форм-инвариантны.

[realeugene]

Mikhail_K в сообщении #1173599 писал(а):

А что, в рамках ОТО нельзя построить систему отсчёта, относительно которой в каждой точке реликтовое излучение изотропно?

Дайте, пожалуйста, определение использованному вами термину "система отсчёта" в применении к ОТО. Координаты с требуемыми вами свойствами построить можно. Относительно понятия "система отсчёта", по моим наблюдениям, очень много путаницы, так что, хотелось бы, чтобы мы с вами говорили об одном и том же.

Относительно "выделенности" системы, будь то отсчёта или координат. "Выделять" такие системы можно по-разному. Например, для нас с вами существует естественная выделенная система отсчёта, связанная с Землёй. Она выделена уже тем, что мы сами в ней неподвижны (по крайней мере, когда сидим за компом), но она, вообще говоря, неинерциальна и далеко не "выделена" даже при рассмотрении масштабов Солнечной системы. "Выделенные" реликтовым излучением космологические координаты, весьма вероятно, выделены для нас по аналогичной причине. Мы же не можем наблюдать Вселенную вообще, мы наблюдаем вполне определённую Вселенную. В которой 13 миллиардов лет назад случился Большой Взрыв, случился и для нас, и для далёкой галактики, он и засинхронизировал глобальные часы в даже в дальнейшем причинно не связанных областях пространства. Одновременно по этим засинхронизированным часам и возникло потом в причинно не связанных областях пространства-времени реликтовое излучение, которое мы теперь наблюдаем.

[Munin]

Mikhail_K в сообщении #1173599 писал(а):

Ещё интересно: а вот картина движения галактик в этой системе отсчёта, связанной с реликтовым излучением - как-то выделяется среди картин движения галактик в других инерциальных системах отсчёта?

Система покоя локальных масс обычно очень близка к системе покоя относительно реликта - отличие составляет сотни км/сек, редко тысячи (в каких-нибудь крупных и бурных скоплениях галактик).

Картину движения галактик удобнее всего описывать в системе отсчёта, в которой скорости малы - тогда можно пользоваться практически ньютоновской механикой (кроме больших - космологических - расстояний, то есть сравнимых с размером видимой части Вселенной). Но кроме удобства, физических отличий нет. И понятное дело, что такая "удобная" система отсчёта может быть выбрана с достаточно большим произволом.

Mikhail_K в сообщении #1173599 писал(а):

Признаюсь, что наличие выделенной системы отсчёта несколько снижает пафос, что "все системы отсчёта равноправны".

А надо не впечатляться пафосом, а просто знать факты, к чему это положение приводит. К огромным последствиям: меняются формулы всех законов природы. И все эти изменения - подтверждены экспериментом. Так что, пафос или не пафос, а последствия этого равноправия реально наблюдаются (ежедневно с середины 20 века).

Mikhail_K в сообщении #1173599 писал(а):

но реликтовое излучение - это всё же что-то более серьёзное, "более реликтовое", чем все другие тела отсчёта.

Нет, это впечатление обманчиво. Ничего такого более серьёзного в реликтовом излучении нет. Это обычные радиоволны, шум, имеющий тепловой спектр, и идущий со стороны неба.

Его роль в космологии велика только потому, что это индикатор важных явлений и величин, удобный и во многом единственный, и через него, как через замочную скважину, учёные умудряются забраться в невообразимо далёкую и чуждую эпоху.

Mikhail_K в сообщении #1173599 писал(а):

А что, в рамках ОТО нельзя построить систему отсчёта, относительно которой в каждой точке реликтовое излучение изотропно?

Можно, но она будет криволинейной системой координат. Точно так же, как если вы на Земле построите сетку координат, линии которой будут проходить по рельефу на постоянной высоте от уровня моря.

-- 02.12.2016 17:18:46 --

realeugene в сообщении #1173629 писал(а):

Относительно понятия "система отсчёта", по моим наблюдениям, очень много путаницы

+1.

realeugene в сообщении #1173629 писал(а):

Мы же не можем наблюдать Вселенную вообще, мы наблюдаем вполне определённую Вселенную.

Точнее, вполне определённый кусочек Вселенной.

Если мы перейдём в систему покоя относительно реликта, и в соседней галактике кто-то тоже перейдёт в систему покоя реликта, это будут разные системы! Мы обнаружим, что движемся относительно этого кого-то другого.