Остывание реликта

[arman_gasparyan]

Что стало причиной остывания реликтового излучения? Если взять ящик и задать на нем граничные условия, охлаждая его, излучение внутри тоже остынет. Но в случае со вселенной нету граничных условий, она расширялась. Какой механизм остывания действует при расширении? Почему количество фотонов $n$ в каждой моде реликта уменьшалось с расширением и продолжает уменьшаться?

[Someone]

arman_gasparyan в сообщении #991187 писал(а):

Какой механизм остывания действует при расширении?

А если Вы возьмёте теплоизолированный ящик. находящийся в тепловом равновесии с заключённым в нём излучении, и будете этот ящик растягивать, увеличивая его объём, то излучение в нём будет охлаждаться.

arman_gasparyan в сообщении #991187 писал(а):

Почему количество фотонов $n$ в каждой моде реликта уменьшалось с расширением и продолжает уменьшаться?

С чего Вы взяли, что количество фотонов уменьшается? Уменьшается их частота, а не количество.

[arman_gasparyan]

Someone в сообщении #991197 писал(а):

С чего Вы взяли, что количество фотонов уменьшается? Уменьшается их частота, а не количество.

То есть, чернотельное излучение, в нем должны быть моды любых частот. Как они могут терять частоту?

[Munin]

arman_gasparyan в сообщении #991187 писал(а):

Если взять ящик и задать на нем граничные условия, охлаждая его, излучение внутри тоже остынет. Но в случае со вселенной нету граничных условий, она расширялась.

Вот из-за расширения и остыло. Расширение можно описать как аффинную связность, действующую везде "внутри ящика".

Для тех, кто не понимает математику, можно "на пальцах" через эффект Доплера. Вселенная расширяется таким образом, что наблюдатель каждый раз оказывается движущимся относительно вещества, излучившего реликт - движущимся прочь, и с возрастающей скоростью.

Но ОТО позволяет не хромать на таких костылях.

[arman_gasparyan]

Munin в сообщении #991212 писал(а):

Для тех, кто не понимает математику, можно "на пальцах" через эффект Доплера. Вселенная расширяется таким образом, что наблюдатель каждый раз оказывается движущимся относительно вещества, излучившего реликт - движущимся прочь, и с возрастающей скоростью.

С точки зрения ОТО оно понятно, эффект Доплера в этом контексте тоже. Но с точки зрения квантовой полевой теории, рассматривающей эдектродинамику, нет, особенно вторичного квантования. Пространство расширяется. Количество мод реликтового излучение не меняется, но они либо теряют фотоны, либо уменьшается частота каждой моды. Если второе, не совсем понятно, как это согласуется с тем, что чернотельное излучение состоит из мод любой частоты?

[Someone]

arman_gasparyan в сообщении #991201 писал(а):

То есть, чернотельное излучение, в нем должны быть моды любых частот.

Вообще говоря, это не важно.

arman_gasparyan в сообщении #991201 писал(а):

Как они могут терять частоту?

Ну, можно сослаться на аналогию с газом: если сосуд с газом расширяется, то газ внутри охлаждается, так как совершает работу. А на микроскопическом уровне молекулы, ударяющиеся о стенки, должны их догонять, поэтому отскакивают они от стенок с меньшей скоростью и, значит, теряют энергию. Фотоны скорость при "отскоке" не теряют, но частота уменьшается.

Что касается расширяющейся Вселенной. Расширение Вселенной, собственно говоря, состоит в том, что галактики (точнее, группы галактик) удаляются друг от друга. Если мы измерили частоту фотона "здесь", то, когда он догонит удаляющуюся от нас галактику, "там" его частота из-за эффекта Доплера будет меньше, чем была "здесь". Для фотона, который пришёл "оттуда" "сюда", картина такая же: он нас догонял, поэтому его частота "здесь" будет меньше, чем "там".

[Munin]

arman_gasparyan в сообщении #991217 писал(а):

С точки зрения ОТО оно понятно

Если бы было понятно, вы бы не спрашивали.

Кстати, других точек зрения тут нет и быть не может. Расширяющаяся Вселенная и остывающее реликтовое излучение описываются только ОТО. И больше никакими другими теориями.

arman_gasparyan в сообщении #991217 писал(а):

Но с точки зрения квантовой полевой теории, рассматривающей эдектродинамику, нет, особенно вторичного квантования. Пространство расширяется.

Изучите квантовую теорию в искривлённом пространстве.

А собственно, можно и без этого обойтись, если взять малую окрестность световой мировой линии, и нормализовать в ней координаты.

arman_gasparyan в сообщении #991217 писал(а):

Количество мод реликтового излучение не меняется, но они либо теряют фотоны, либо уменьшается частота каждой моды.

Второе.

arman_gasparyan в сообщении #991217 писал(а):

Если второе, не совсем понятно, как это согласуется с тем, что чернотельное излучение состоит из мод любой частоты?

Что в этом может быть непонятного? Распределение сползает вниз, и всё.

Someone в сообщении #991220 писал(а):

Ну, можно сослаться на аналогию с газом

Не надо. Тут произносятся гордые слова "квантовая полевая теория", так что будем разговаривать на взрослом языке. Если он не справится с этим уровнем - сам виноват.

И стенок, как было верно замечено, нет.

Someone в сообщении #991220 писал(а):

Что касается расширяющейся Вселенной. Расширение Вселенной, собственно говоря, состоит в том, что галактики (точнее, группы галактик) удаляются друг от друга.

И ещё раз повторю, это неверно, расширение Вселенной не сводится к этому эффекту.

[arman_gasparyan]

Munin в сообщении #991225 писал(а):

Что в этом может быть непонятного? Распределение сползает вниз, и всё.

Сколько мод есть в реликтовом излучении?

[Munin]

$\mathfrak{c}.$

[arman_gasparyan]

Не понял. Похоже на фрактуру.

[svv]

Munin, зря Вы точку поставили. Это мог быть рекордно короткий содержательный ответ.
arman_gasparyan, это это.

[arman_gasparyan]

Бесконечное количество мод в реликтовом излучении. И вместе с расширением у каждой уменьшается частота. А максимум в микроволновом диапазоне. Правильно?

[Someone]

Munin в сообщении #991225 писал(а):

И ещё раз повторю, это неверно, расширение Вселенной не сводится к этому эффекту.

Ну пускай не сводится.

[bondkim137]

arman_gasparyan в сообщении #991264 писал(а):

Бесконечное количество мод в реликтовом излучении. И вместе с расширением у каждой уменьшается частота. А максимум в микроволновом диапазоне. Правильно?

Континуальное. В микроволновом диапазоне сейчас мат-ожидание распределения, оно ползет вниз с расширением Вселенной.

[arman_gasparyan]

У него сплошной спектр, от мод очень (бесконечно) высоких частот, до мод бесконечно малых частот, но максимум, соответстаующий температуре, лежит в микроволновом диапазоне.
Еще, оно однородно, изотропно и неполяризовано. В нем отсутсвует всякий перенос энергии (хотя, если это так, почему межзвездные молекулы могут поглощать фотоны данного излучения?).