Создал ли Большой взрыв бесконечное количество фотонов?

Мы всегда сможем увидеть космический микроволновый фон (CMB) на расстоянии примерно [возраст Вселенной] световых лет.

Всегда.

Означает ли это, что в то время были созданы бесконечные фотоны? Если нет, то как мы можем продолжать получать новый свет от этого события?

Ответ номер один: возможно, Алеф-нулевой, но определенно не Алеф-один. Ответ номер два: да, но фотино в большинстве своем. // Я сейчас выйду
Разве настоящая причина, по которой мы всегда можем видеть реликтовое излучение, не в том, что космос настолько пуст, что большая часть первоначальных фотонов Большого взрыва еще ни с чем не столкнулась? Я имею в виду, что если вы посмотрите на поверхность Земли, вы, конечно же, не увидите, как реликтовое излучение попадает на другую сторону Земли и поглощается ею.

Ответы (2)

Как уже ответил Бен Кроуэлл, количество фотонов может быть конечным или бесконечным в зависимости от того, конечна ли Вселенная. Но я хочу прокомментировать основное предположение:

Мы всегда сможем увидеть Космический Микроволновый Фон на расстоянии примерно [возраст Вселенной] световых лет. Всегда .

Возможно, что расширение Вселенной в конце концов остановится, а затем повернется вспять, а вселенная снова схлопнется, что приведет к Большому сжатию . Это может произойти, например, если Вселенная пространственно замкнута, но есть и другие возможности, которые приводят к Большому сжатию. Если это произойдет, тогда средняя плотность материи будет увеличиваться, и все фотоны Космического Микроволнового Фона будут в конечном итоге поглощены нагретой (и непрозрачной) материей. Конечно, одновременно будет создано много новых фотонов, но это не будут реликвии Большого взрыва.

Если бы вместо этого расширение продолжалось бесконечно, то не только количество фотонов реликтового излучения в заданном постоянном объеме уменьшалось бы во времени, но и растягивались бы их длины волн, а это означало бы, что в конечном итоге их невозможно было бы обнаружить. Предполагая, что расширение будет продолжаться примерно с тем же параметром Хаббла, примерно каждый 10 10 лет длина волны фотона реликтового излучения увеличилась бы в е . Это означает, что в 10 30 лет длина волны типичного фотона реликтового излучения будет превышать 10 световых лет и в 10 40 лет длина волны фотонов CMB превысит размер горизонта де Ситтера, что также означает, что излучение CMB к тому времени утонет в излучении Гиббонса-Хокинга , идущем от горизонта де Ситтера, и, таким образом, к тому времени будет невозможно обнаружить даже CMB в общем.

Является ли реалистичным третий вариант, что мы находимся в низкокомологическом постоянном пузыре вечной инфляционной вселенной, и расширение внутри нашего пузыря настолько мало, что мы в конечном итоге увидим край?
Число фотонов (или число частиц для любой другой безмассовой частицы) не определено. Реалистичные распределения подобны Пуассону и являются вероятностными, но с ненулевой вероятностью для любого возможного числа. Таким образом, «конечный» или «бесконечный» одинаково неверны, и вопрос просто бессмыслен.
@AccidentalFourierTransform: хотя я в принципе согласен с первой частью вашего утверждения, для закрытой космологии FLRW количество фотонов, измеренное системой сопутствующих наблюдателей, может быть только конечным, поскольку здесь есть встроенные ограничения как ИК, так и УФ, с конечная полная энергия. Точно так же для открытой космологии число равно бесконечности в силу бесконечного объема с конечной плотностью.
@JollyJoker: я бы не назвал это отдельным вариантом, может быть пузырь с локальным хрустом или бесконечно расширяющийся, и большинство наблюдателей, живущих внутри одного расширяющегося пузыря, никогда не столкнутся с другим пузырем. Стенки пузыря будут иметь постоянное ускорение, поэтому они имеют ультрарелятивистские скорости и будут либо удаляться от наблюдателя (чтобы он мог видеть, например, отражение фотонов реликтового излучения от такой стенки в прошлом), либо они движутся к наблюдателю почти со скоростью света (что было бы плохо для ее благополучия). Подробности см. в arXiv:hep-th/0606114.

Космологические данные в настоящее время согласуются либо с закрытой, либо с открытой вселенной. Замкнутая вселенная пространственно конечна, всегда была пространственно конечной и всегда будет. Открытая вселенная пространственно бесконечна, всегда была и всегда будет.

Текущие модели однородны. Если Вселенная однородна и бесконечна, то она содержит бесконечно много фотонов. Если конечно, то конечно много.

Тот факт, что фотоны можно наблюдать вечно, не означает автоматически, что их бесконечно много. Их поток уменьшается со временем, и вы можете наблюдать их с уменьшающейся скоростью.

Число фотонов (или число частиц для любой другой безмассовой частицы) не определено. Реалистичные распределения подобны Пуассону и являются вероятностными, но с ненулевой вероятностью для любого возможного числа. Таким образом, «конечный» или «бесконечный» одинаково неверны, и вопрос просто бессмыслен.
Вопрос: в каком масштабе (пространственном и/или временном) современные модели считают Вселенную однородной?
«Тот факт, что вы можете наблюдать фотоны вечно, не означает автоматически, что их бесконечно много. Их поток уменьшается со временем, и вы могли бы наблюдать их с уменьшающейся скоростью». Учитывая конечное число фотонов, должен быть последний. У этого фотона есть некоторое время наблюдения. По определению, что это последний фотон, после времени наблюдения последнего фотона не наблюдается ни одного фотона.
«Должен быть последний. У этого фотона есть некоторое время для наблюдения». Это не следует. Последний фотон почти наверняка не последний наблюдаемый фотон.
@AccidentalFourierTransform: Вы правы в том, что это вероятностно, но я не думаю, что это делает вопрос о конечности нечетким. Количество квантов в данном конечном объеме будет вероятностным. (Поверю вам на слово, что для излучения абсолютно черного тела это пуассоновское уравнение.) Но если общий объем конечен, то сумма конечного числа пуассоновских переменных IID конечна с вероятностью 1. Точно так же сумма бесконечного числа пуассоновских IID переменных бесконечно с вероятностью 1.
@Accumulation Все, что нам нужно сделать, это отложить один фотон и обозначить его как ненаблюдаемый. Затем, после того как вы увидели последний наблюдаемый фотон, вы ждете бесконечность ненаблюдаемого фотона, который мы спрятали.
Создал ли Большой взрыв бесконечное количество фотонов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v