Фотоны в далёком будущем

[SOTW]

Стандартная космологическая модель Лямбда-CDM предсказывает дальнейшее расширение вселенной с ускорением. Поскольку расширение пространства напрямую влияет на фотоны в следствие космологического красного смещения, со временем все фотоны во вселенной будут терять энергию и растягиваться вместе с расширяющимся пространством. А значит, с уменьшением их энергии будет увеличиваться длина волны. В конце концов каждый фотон будет занимать гигантские пространства, настолько огромные, что из за ускоренного расширения части фотона будут убегать друг от друга со скоростью большей, чем скорость света. К тому же, такие фотоны не смогут вступать в какие либо реакции с чем либо, поскольку любой фотон поглощается, или исчезает весь сразу, а такое моментальное исчезновение объекта размером намного превышающим современную метагалактику противоречит ОТО и ограничению на максимальную скорость.

Если что не так, поправьте пожалуйста.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Астрономия» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: на случай, если кому-то не лень объяснять, что не так, пусть пока полежит тут.

[Alex-Yu]

SOTW в сообщении #1286944 писал(а):

части фотона будут

Частей фотона не бывает. Неопределенность местоположения -- бывает. Но ни в коем случае НЕ ОЗНАЧАЕТ, что одна часть фотона в одном месте, другая его часть --- в другом. Фотон он не делим на части.

-- Ср янв 24, 2018 04:20:01 --

SOTW в сообщении #1286944 писал(а):

а такое моментальное исчезновение объекта размером намного превышающим современную метагалактику противоречит ОТО и ограничению на максимальную скорость.

А вот и нет! Не противоречит, ни ОТО, ни ограничению на максимальную скорость.

[SOTW]

Alex-Yu в сообщении #1286962 писал(а):

Частей фотона не бывает. Неопределенность местоположения -- бывает. Но ни в коем случае НЕ ОЗНАЧАЕТ, что одна часть фотона в одном месте, другая его часть --- в другом. Фотон он не делим на части.

Я понимаю, что фотон неделим. Но вместо с этим, фотон - это волна, которая к тому же, растягивается вместе с расширением пространства. Растягивается неограниченно. То есть через определённый промежуток времени длина волны такого фотона станет настолько большой, что сам фотон будет занимать область, больше современной метагалактики. А это, в свою очередь, значит, что части фотона будут убегать друг от друга со скоростью большей скорости света, точно так же, как далекие галактики убегают от нас.

Alex-Yu в сообщении #1286962 писал(а):

А вот и нет! Не противоречит, ни ОТО, ни ограничению на максимальную скорость.

Обьект радиусом, например, в сотни миллиардов световых лет не может моментально исчезнуть целиком, ничто не двигается быстрее света, даже "фронт исчезновения" такого фотона.

[Dmitriy40]

SOTW в сообщении #1286986 писал(а):

ничто не двигается быстрее света, даже "фронт исчезновения" такого фотона.

Это не так, тривиальный солнечный зайчик может двигаться по поверхности быстрее скорости света. Для причинно не связанных событий интервал времени между ними может быть любым, вплоть до нулевого, вне зависимости от расстояния между ними, т.е. скорость сколь угодно большой. Ваш огромный фотон может например натолкнуться на параллельную его фронту чёрную стену размером сто миллиардов светолет - и по всей стене поглотится одновременно, а не за сто миллиардов лет. Примерно как и океанская волна набегает на берег вне зависимости от волнолома за тысячу километров.

[SOTW]

Dmitriy40

Части фотона причинно связаны. К тому же ваш пример с чёрной стеной не годится, поскольку параллельный фотон касается его каждой точкой единомоментно. А если вместо параллельной стены фотон наткнется на что то по пути "передней частью"? Например так, как обычный фотон сталкивается и поглощается намного меньшим по размерам атомов целиком, весь и единомоментно.

[Alex-Yu]

SOTW в сообщении #1286986 писал(а):

Но вместо с этим, фотон - это волна, которая к тому же, растягивается вместе с расширением пространства.

Вы неверно понимаете эту фразу. В некотором смысле (!) волна. Но не классическая волна. А Вы о ней рассуждаете как о классической. В итоге получается чушь. "Части фотона причинно связаны" --- эта фраза есть бред сивой кобылы, бессмыслица, как и все, что из нее якобы следует. Так как у фотона нет частей, то и связаны они быть не могут. Причинно или еще как, никак не могут. То, чего нет, ничего не может

В принципе Ваши устремления понятны: Вы хотите понять квантовую физику на основе интуитивных классических представлений. Так вот, это невозможно в принципе. И не надейтесь. Квантовая физика может быть понята только на языке довольно серьезной математики.

[SOTW]

Alex-Yu

Согласен, что мои интуитивные представления из классической физики могут бить неправильны в отношении фотона. Но, фотон, как вы сказали, в каком то смысле волна и ведёт себя как волна. Общеизвестно, что эта "волновая составляющая" фотона растягивается из за расширения пространства (космологическое красное смещение), а значит, увеличивается длина волны, то есть фотон становится больше. Вот и скажите мне, что будет, когда этот фотон станет намного больше, чем современная метагалактика?

[Alex-Yu]

SOTW в сообщении #1287031 писал(а):

. Общеизвестно, что эта "волновая составляющая" фотона растягивается из за расширения пространства (космологическое красное смещение), а значит, увеличивается длина волны, то есть фотон становится больше.

Не фотон становится больше, а неопределенность местоположения фотона становится больше. Это не одно и то же! Фотон вообще точечная частица, имеющая нулевой размер.

-- Ср янв 24, 2018 14:31:00 --

SOTW в сообщении #1287031 писал(а):

Вот и скажите мне, что будет, когда этот фотон станет намного больше, чем современная метагалактика?

Фотон не может быть больше галактики ("мета" оставим в покое, это тут ни при чем). Вот неопределенность его положения больше галактики быть может. А сам фотон не может быть больше даже рисового зернышка, или даже атома водорода. Его размер равен нулю.

А вообще "на пальцах" это все вообще не излагается и не понимается. Математику в объеме курсов так хотя бы (!) трех университетского математического факультета (причем хорошего университета, не какого попало) знаете? Если нет, то даже и не пытайтесь хоть что-нибудь про фотоны понять. Все равно не получится. А если математику знаете, то хоть чуть-чуть разобраться в квантовой физике --- это года на два. Если не больше.

В обычном человеческом языке (не математическом) просто нет таких слов, которые бы вполне соответствовали тому, что происходит в квантовой физике. "Фотон -- это волна" --- эта фраза есть только очень и очень смутная аналогия, не более того. Потому что волна --- это классическое понятие, к фотону, строго говоря, вообще не применимое. На самом деле фотон -- это и не волна, и не частица тоже. А квантовое состояние поля. Фотон иногда по поведению похож на частицу, иногда на волну. Но на самом деле и не волна, и не частица.

Что такое квантовое состояние поля? Если я Вам скажу, что это вектор фоковского пространства состояний поля, Вам от этого легче станет? Думаю, что нет. А среди понятных Вам слов, думаю, нет таких, с помощью которых можно это объяснить.

[SOTW]

Alex-Yu

Вы ведь про импульсное представление говорите, с определеным импульсом и неопрелеленным местоположением, а я про координатное представление с неопределенным импульсом. Если фотон это точечная частица, то что тогда растягивается и теряет энергию из за расширения? Что это за волна? Просто плотность вероятности нахождения частицы, как волна де Бройля?

[wrest]

SOTW
Мне кажется тут не нужно привлекать расширение вселенной.

Достаточно разобраться с тем что уже есть у нас.

Например, есть передатчик на длинных волнах радиостанции "Маяк", который вещает на частоте 549 килогерц. Это соответствует длине волны в 546 метров.

Длина антенны приемника (бытового) порядка одного метра.

Как, спрашивается, такие "длинные" фотоны поглощаются такой короткой антенной?

[Walker_XXI]

SOTW в сообщении #1287031 писал(а):

увеличивается длина волны, то есть фотон становится больше

Вам прежде нужно понять, что подразумевается под термином "размер фотона" в теории элементарных частиц, и что под этим термином понимаете Вы лично. Судя по Вашим заявлениям, Ваше понимание не совпадает с общепринятым. Немного помогу. Размер - это, как минимум, какой-то параметр размерности длины, характеризующий пространственные свойства объекта. Дальнейшая детализация не возможна без рассмотрения конкретной модели конкретных физических явлений. Вы должны сказать что-то типа: вот это физическое явление мы описываем такой-то моделью, имеем такую-то формулу (возможно сильно приближённую, возможно на грани качественных рассуждений), в которой один из параметров имеет размерность длины. Вот его и называем размером [фотона]. Еще лучше, если последуют какие-то аргументы (аналогии), почему этот параметр логично считать размером, а не высотой над уровнем моря или ещё чем-то. Еще лучше, когда укажете, при описании каких ещё явлений будет полезен (необходим) этот параметр.

SOTW в сообщении #1287047 писал(а):

Если фотон это точечная частица, то что тогда растягивается и теряет энергию из за расширения?

Энергию теряет фотон, растягивается пространство-время (почитайте про космологическое красное смещение, обратите внимание на эффект замедления всех процессов).

Alex-Yu в сообщении #1287037 писал(а):

"на пальцах" это все вообще не излагается и не понимается. Математику в объеме курсов так хотя бы

К сожалению, знание матаппарата модели не заменяет понимания, хотя и существенно облегчает. Можно прекрасно знать формулы, но не понимать, как описываемые ими абстракции соотносятся с реальностью, к каким наблюдаемым физическим явлениям приводит модель.

Alex-Yu в сообщении #1287037 писал(а):

Что такое квантовое состояние поля? Если я Вам скажу, что это вектор фоковского пространства состояний поля, Вам от этого легче станет?

Так может надо сказать, чему это соответствует на практике, в реальных явлениях? Да, без знания математики и физики не будет глубокого понимания, многое придётся принять на веру, человек не сможет самостоятельно развивать свои представления, применять имеющиеся знания в других ситуациях. Но зато в данном конкретном случае не будет иметь ошибочного представления. Популяризация - дело порой неблагодарное. Но она существует :)

[Cos(x-pi/2)]

Walker_XXI

Walker_XXI в сообщении #1287081 писал(а):

Так может надо сказать, чему это соответствует на практике, в реальных явлениях? <...> Популяризация - дело порой неблагодарное. Но она существует :)

Alex-Yu уже сказал вероятно самое важное сейчас для топикстартера о том, чему это соответствует на практике:

Alex-Yu в сообщении #1287037 писал(а):

А если математику знаете, то хоть чуть-чуть разобраться в квантовой физике --- это года на два. Если не больше.

[Alex-Yu]

SOTW в сообщении #1287047 писал(а):

Если фотон это точечная частица, то что тогда растягивается и теряет энергию из за расширения?

Во-первых, что растягивается это одно, а что теряет энергию --- это совсем другое. Теряет энергию фотон. "Растягивается" (если так можно сказать) распределение амплитуды плотности вероятности (а не самой плотности вероятности, кстати).

Классические волновые представления не совместимы с корпускулярными представлениями. Их одновременно применять вообще нельзя (об этом Нильс Бор когда-то много писал). Говорите про фотоны --- забудьте про волны. Говорите о волнах --- забудьте про фотоны. И никак иначе!!!

Можно еще на языке квантовой теории поля, тогда можно обойтись без разделения на волны и фотоны, но там и таких слов по существу и нет (там векторы состояния, операторы, пропагаторы и другие математические понятия).

Сложность квантовой теории в основном в том, что она требует изменения СПОСОБА МЫШЛЕНИЯ, классический способ мышления не годится практически полностью. А Вы что-то там пытаетесь сказать в рамках этого классического способа мышления. Естественно, получается полная бредятина. Бросьте Вы это дело, оставьте и фотоны и волны. Все равно ничего вразумительного о них у Вас не получится. Ну если поучиться основательно, лет так пяток... То может быть (да и то не обязательно).

В общем Вам помочь невозможно. Ну разве что попробуйте почитать книгу (вполне популярную) В.Гайзенберга "Часть и целое". Может (хотя не обязательно) поймете как рассуждать не надо. Как надо все равно не поймете, для этого пяток лет серьезной учебы надо, одной (и даже двух-трех) книжек не достаточно. Не говоря уж о том, что болтовня на форумах и совсем недостаточна.