Фотоны в расширяющемся пространстве: как сохраняется энергия? [дубликат]

Раз уж вы говорите о том, что происходит локально (в малом объеме), то и отвечу с этой точки зрения. Обычная формулировка сохранения энергии в таком объеме состоит в том, что энергия сохраняется в инерциальной системе отсчета . В общей теории относительности нет истинно инерциальных систем отсчета, но в достаточно малом объеме есть системы отсчета, которые приблизительно инерциальны с любым желаемым уровнем точности. Если ограничить свое внимание такой рамкой, космологического красного смещения нет . Энергия фотона, когда он входит в одну сторону рамки, такая же, как и энергия, когда он выходит из другой стороны. Так что проблем с энергосбережением нет.

(Очевидный) провал сохранения энергии возникает только тогда, когда вы рассматриваете объемы, которые слишком велики, чтобы их можно было охватить одной инерциальной системой отсчета.

Если быть чуть точнее, то в каком-то маленьком объеме$V=L^3$общей расширяющейся Вселенной, представьте, что вы строите наилучшее возможное приближение к инерциальной системе отсчета. В этом кадре наблюдатели у одного края будут двигаться относительно наблюдателей у другого края со скоростью, заданной законом Хаббла (в ведущем порядке в$L$). То есть в такой системе наблюдаемое красное смещение является обычным доплеровским смещением, не вызывающим проблем с сохранением энергии.

Если вам нужны подробности, мы с Дэвидом Хоггом подробно (возможно, даже чрезмерно!) написали об этом в статье AJP .

Он совершает работу по расширению Вселенной против сил гравитации и инерции. Это похоже на адиабатическое расширение объема газа: газ становится холоднее по мере увеличения объема. Куда уходит энергия?

Этот ответ должен был остаться в этом вопросе .

Сохранение энергии является (раньше) краеугольным камнем в рамках физики. Без этого может случиться что угодно .

Давайте посмотрим, как можно сохранить энергию.

Галактики движутся, увлекаемые космическим расширением. Когда атомы находятся в движении, эффект Доплера будет сдвигать спектры испускаемых фотонов, как показал ответ @anna в ссылке выше.

Отношение масс протона к электрону,$\frac{m_e}{m_p}$была измерена постоянной на протяжении всей истории Вселенной, но ничего нельзя сказать о постоянстве массы электрона (для отрицательных: ссылка приветствуется).

Энергия фотона подчиняется соотношению Зоммерфельда,$E_{jn}=-m_e*f(j,n,\alpha,c)$, как видно здесь , и видно, что спектр с красным смещением получается с большей$m_e$.

Линии спектра связаны не только с атомом водорода; есть другие спектральные линии из-за молекулярных взаимодействий, из-за электрических/магнитных диполей и т. д., и поэтому электромагнитное взаимодействие, закон Кулона,$F_{}=\frac{1}{4\cdot \pi\cdot \varepsilon_0}\cdot \frac{q1\cdot q2}{d^2}$должны быть проанализированы.

Если мы масштабируем массу$m_e$по соотношению$\alpha(t)$(не связано с указанной выше постоянной тонкой структуры), где$t$это время (прошлое), мы также должны масштабировать заряд и расстояние на один и тот же коэффициент, давая точно такое же значение$F_{}=\frac{1}{4\cdot \pi\cdot \varepsilon_0}\cdot \frac{q_1\cdot q_2\cdot \alpha^ 2(t)}{d^2\cdot \alpha^2(t)}$. Таким образом, система с преобразованием и без него ведет себя одинаково. Та же самая процедура показывает, что закон всемирного тяготения также нечувствителен к масштабированию атома. Это не должно быть полной неожиданностью, потому что масштабирование масс, зарядов, единиц времени и расстояний обычно используется в компьютерных симуляциях, которые последовательно имитируют вселенную.

Вывод состоит в том, что невозможно отличить спектр движущегося атома от спектра масштабированного атома.

Фотоны, испускаемые более крупным атомом в прошлом, теперь принимаются без какого-либо изменения его длины волны и, таким образом, с сохранением энергии .

Господствующая точка зрения, не зная, что масштабирование атома дает те же результаты наблюдений, давно приняла отступающую интерпретацию. Как следствие модели, полученные из этой интерпретации (ВВ, Инфляция, DE, DM, ), не подчиняются общим законам Вселенной, а именно принципу сохранения энергии.

Моя точка зрения предлагает причину расширения пространства . Вы можете подумать об этом, если только вас не устраивает: «пространство расширяется», точка, без известной причины.

Физика о причинах и почему, подкрепленных надлежащими ссылками. Я использовал самые основные законы, чтобы показать, что в законы природы вписана иная точка зрения. Я использовал только основные законы , которые не нуждаются в рецензировании, поскольку они являются основными законами физики .

Давным-давно, когда я получил диплом инженера-электронщика, я наивно принял, что поля (электростатические и гравитационные) создаются частицами и расширяются при$c$скорость, не сливаясь. Но теперь, постарше, но не в старческом возрасте, я всецело предполагаю, что во Вселенной не бывает «бесплатных завтраков» и, таким образом, энергия должна передаваться от частиц (сжимающихся) к полям (растущих).

Эта новая точка зрения формализуется и сравнивается с$\Lambda CDM$модель в строгом документе с выводом соотношения масштаба$\alpha(t)$что соответствует эволюции Вселенной, в:
Самоподобная модель Вселенной раскрывает природу темной энергии
, которой предшествуют более старые документы в arxiv:
Космологический принцип и теория относительности - Часть I.
Релятивистские временные вариации материи/пространства соответствуют как локальным, так и космическим данные

Ps: Может ли кто-нибудь дать способ отличить спектр движущегося атома от спектра масштабированного атома? (возможно, исследуя ядро ​​​​атома и находя изотопное соотношение (эволюция D / H и другие), как это сделал г-н Уэбб)