Вызвано ли космологическое красное смещение увеличением планковской массы?

Стандартное объяснение космологического красного смещения заключается в том, что длина волны фотонов, испускаемых далекими галактиками, удлиняется по мере их путешествия через расширяющуюся Вселенную.

Но, возможно, фотоны не теряют энергию во время своего путешествия, а скорее атомы в наших детекторах обладают большей энергией по сравнению с атомами, испустившими эти фотоны давным-давно в прошлом, что привело к очевидному эффекту красного смещения?

Дополнение (после обмена комментариями с @rob, см. ниже): Моя гипотеза состоит в том, что масса Планка М п л ∝ а ( т ) где а ( т ) является универсальным масштабным коэффициентом.

Дополнение 2 Конечно, если масса Планка М п л тогда меняется г "=" 1 / М п л 2 меняется так, что у нас больше нет стандартного GR!

Я задавал этот вопрос раньше, см. Космологическая интерпретация красного смещения , но на этот раз я включаю немного теории, чтобы поддержать мою гипотезу.

Для простоты примем плоскую радиальную метрику FRW:

г с 2 "=" − г т 2 + а 2 ( т )   г р 2

Рассмотрим нулевой геодезический путь светового луча с г с "=" 0 так что у нас есть:

г т "=" а ( т )   г р                               ( 1 )

Сейчас в настоящее время т 0 мы определяем масштабный коэффициент а ( т 0 ) "=" 1 так что у нас есть:

г т 0 "=" г р                                         ( 2 )

Подставляя уравнение (2) в уравнение (1), имеем:

г т "=" а ( т )   г т 0

Для того, чтобы интервал времени г т оставаться постоянным в качестве коэффициента масштабирования а ( т ) увеличивается, мы должны иметь соответствующий интервал настоящего времени г т 0 изменяется обратно пропорционально масштабному коэффициенту:

г т 0 ∝ 1 а ( т )

Таким образом, космологическое время т увеличивается, а Вселенная расширяется, равные интервалы космологического времени г т соответствуют все меньшим и меньшим интервалам настоящего времени г т 0 .

Теперь энергия системы пропорциональна частоте ее колебаний, которая, в свою очередь, обратно пропорциональна периоду ее колебаний:

Е ( т ) ∝ 1 г т

Соответствующая энергия системы в терминах современной эпохи т 0 дан кем-то

Е ( т 0 ) ∝ 1 г т 0

Е ( т 0 ) ∝ а ( т )

Таким образом, атом во времени т является фактором а ( т ) раз более энергичный, чем тот же атом в то же время т 0 .

Поскольку шкала энергии в конечном итоге определяется планковской массой, планковская масса должна увеличиваться по мере расширения Вселенной: М п л ∝ а ( т ) .

Один только этот эффект мог бы объяснить гравитационное красное смещение далеких галактик без предположения, что фотоны, путешествующие от этих галактик, теряют энергию из-за расширения длины волны.

Дополнение: я считаю, что эта гипотеза ведет к линейному космологическому расширению. а ( т ) ∝ т (см. комментарии ниже).

Возможный. Но почему атом стал бы более энергичным? Любое объяснение?
Что вы подразумеваете под «энергией»? Что фундаментальная энергия переходов, генерирующих фотоны, со временем уменьшилась? Или что энергия самих испускаемых фотонов со временем уменьшилась? Или что-то другое?
Моя гипотеза состоит в том, что единичный интервал времени в момент времени т эквивалентно интервалу времени 1 / а ( т ) в данное время т 0 . Поскольку время и энергия взаимно связаны, это означает, что единица энергии во времени т эквивалентно а ( т ) единиц энергии в настоящее время т 0 . Изменение энергии происходит просто из-за разных точек зрения наблюдателей, аналогично изменению энергии при изменении инерциальной системы отсчета в специальной теории относительности.
Моя гипотеза имеет последствия для космологии. Я считаю, что плотность вещества/излучения всегда определяется выражением р ∝ а ( т ) / а 3 ( т ) "=" 1 / а 2 ( т ) . Если вы поместите это в уравнения Фридмана (без космологической постоянной), вы получите масштабный коэффициент а ( т ) которая линейно возрастает со временем. Это лучше согласуется с данными о расширении Вселенной, чем, например, стандартная модель Эйнштейна-де Ситтера, где а ( т ) ∝ т 2 / 3 .
@JohnEastmond: если вы используете текущие данные наблюдений с предположениями об однородности и изотропии и помещаете это в уравнения Фридмана, вы неумолимо придёте к космологической постоянной.
Стандартные расчеты соответствуют текущим данным наблюдений, предполагая р м а т т е р ∝ 1 / а 3 и р р а г я а т я о н ∝ 1 / а 4 . Моя альтернативная интерпретация красного смещения подразумевает р ∝ 1 / а 2 что приводит к линейной космологии.
Астрофизик Фульвио Мелиа показал, что линейная космология в его терминах р час "=" с т , удивительно хорошо согласуется с текущими данными наблюдений. См. его статьи на Arxiv: uk.arxiv.org/find/astro-ph/1/au:+Melia_F/0/1/0/all/0/1 .
Также возможно р ∝ 1 / а 2 согласуется с голографическим принципом, согласно которому описание частиц на границе области эквивалентно описанию частиц в замкнутом объеме.
Эта гипотеза не имеет для меня никакого смысла. Если пространство действительно расширяется и существует переменный масштабный коэффициент а ( т ) в метрике, то это проявляется в уравнении нуль-геодезических, которое подразумевает, что фотоны имеют волновое число к ∝ 1 / а ( т ) . Длина волны фотона должна изменяться как λ ∝ а ( т ) . Это прямое следствие геодезического уравнения и метрики с переменным масштабным коэффициентом.

Ответы (2)

Это интересная идея. Если я вас правильно понял, вы предполагаете, что, возможно, свет, излучаемый очень далекими атомами, имеет спектр, отличный от спектра света, излучаемого атомами в нашем космическом соседстве, и что однородный сдвиг энергий всех атомных переходов будет имитировать космологическое красное смещение.

Однако энергии, участвующие в атомных переходах, зависят от множества факторов. Космологическое красное смещение имеет теоретическое преимущество простоты: как только свет излучается и направляется к нам, со всем светом обращаются одинаково. Напротив, энергетические уровни в атомах зависят от множества факторов. В общем, энергии, допустимые в атоме, зависят от значения ℏ, от масс и зарядов составляющих, от масштабов длины и задействованных скоростей.

Например, в соотношении неопределенности энергия-время Δ Е Δ т ≥ ℏ / 2 у нас есть обратная связь между энергией и временем, которая предполагает, что если глобальная единица Δ т меняется спектр виртуальных пар частица-античастица, вносящих вклад во взаимодействие. Это называется поляризацией вакуума и способствует изменению константы электромагнитной связи и слабого угла смешивания , когда вы смотрите на взаимодействия с различной энергией.

Точно так же для безмассового фотона уравнение Эйнштейна Е 2 "=" п 2 + м 2 дает полную энергию Е "=" час ф , где опять Е и т обратно пропорциональны друг другу (хотя измерение времени скрыто в частоте фотона). Но для массивной частицы полная энергия становится

Е "=" γ м с 2 "=" м с 2 1 − в 2 / с 2 ≈ м с 2 + 1 2 м в 2 + ⋯
Теперь вы начинаете видеть осложнения. Влияет ли ваш коэффициент масштабирования с и в ? Если это так, то для массивных тел энергия меняется как 1 / т 2 , а не как 1 / т . Если нет, то массивные объекты не видят изменения энергии при изменении масштабного коэффициента. Если ваш коэффициент масштабирования изменится в но нет с , то у вас бардак. Может быть, это массы покоя, которые меняются обратно пропорционально т , но нет никакой теории, которая поддерживала бы это. Это энергии, которые идут на вычисление атомных возбуждений; вы не можете позволить себе роскошь желать их прочь.

В качестве реального примера того, о чем вы думаете, есть свидетельство — не неопровержимое свидетельство, не общепризнанное, но и не опровергнутое убедительно — что электромагнитная постоянная тонкой структуры α "=" е 2 / ℏ с отличается в пятом десятичном знаке в очень далеких галактиках. Одной из сильных сторон этого доказательства является то, что небольшой сдвиг, если α приводит к тому, что некоторые атомные переходы становятся менее энергичными, а другие — более энергичными, что сильно отличается от ошибки измерения красного смещения. Я думаю, что лучшее объяснение физики было в одной из оригинальных статей , хотя с тех пор экспериментальная ситуация изменилась .

Пожалуйста, смотрите мой комментарий выше.
Я бы сказал, что это масса покоя м которая увеличивается с коэффициентом масштабирования а ( т ) если смотреть из настоящего времени т 0 . Масса покоя электрона, например, обусловлена ​​постоянным взаимодействием с полем Хиггса. При этом возникает колебательное движение с характерным периодом времени г т в какое-то будущее космологическое время т . В данное время т 0 соответствующий период времени г т 0 "=" г т / а ( т ) . Соответствующая масса/энергия в настоящее время т 0 затем м 0 "=" а ( т ) м .
Но в этом случае гравитационные взаимодействия масштабируются как м 2 будет масштабироваться квадратично с а .
Я предполагаю, что гравитационное взаимодействие будет иметь вид г м 2 / р . Если р ∝ а а также м ∝ а тогда гравитационное взаимодействие будет пропорционально а .
Если вы не позволите час , с , или г измениться, то предел Чандрасекара будет масштабироваться как 1 / а 2 . Теперь вам нужно восстановить данные о сверхновой типа Ia.
Собственно то, о чем я говорил выше р ∝ а был неправ - масштаб р связанной системы не расширяется вместе со Вселенной. Если мы возьмем час "=" с "=" 1 тогда я думаю, что масса Планка М п л ∝ а .
Но если это не р , ℏ , или с изменения, вызывающие гравитационную энергию г м м / р масштабироваться с а , то что вызывает масштабирование с помощью а для электрической энергии между единичными зарядами, α ℏ с / р ?
Хорошо. Правильное расстояние во времени т , г с , и правильное расстояние в настоящее время т 0 , г с 0 , связано уравнением г с "=" а ( т )   г с 0 (используя метрику FRW с г т "=" 0 ). Таким образом, если г с фиксировано, то мы имеем г с 0 ∝ 1 / а ( т ) . Поэтому относительно настоящего времени, t_0, α ℏ с / г с 0 ∝ а ( т ) (Я использую г с 0 для интервала надлежащего расстояния, где вы используете р ).
Затем г м м / р уже не является линейным а . Я не заинтересован в том, чтобы играть в шутки с деталями вашей модели; Я просто надеялся, что смогу заставить тебя понять, что это сложно.
Хорошо - это сложно!
если увеличение массы имеет тот же эффект, что и космологическое расширение, то разве это не должно кодироваться как калибровочная симметрия?
@lurscher Я не знаю, и это слишком большое «если», чтобы я много думал об этом. (Я ответил на этот вопрос еще до того, как по-настоящему понял политику сообщества в отношении нетрадиционной физики.) Вы можете задать дополнительный вопрос.

Такую же интересную мысль недавно высказал профессор Веттерих в своей статье «Вселенная без расширения»:

https://doi.org/10.1016/j.dark.2013.10.002

Он поясняет, что космологическое красное смещение можно понимать как изменение (рост) масс всех частиц во Вселенной - как альтернативу расширению метрики. Таким образом, в этом случае масштабный коэффициент a(t) не нужен для описания красного смещения, и в некоторых случаях его можно заменить на m(t) как изменение энергии в приведенном выше посте. Насколько я понимаю, эта идея пока не в русле мейнстрима физики, хотя и очень интуитивна по сравнению с современной теорией метрического расширения пространства.

Относительно вашего Дополнения 2. Изменение Гравитационной постоянной сдерживается орбитальными движениями планет, которые кажутся почти постоянными во времени. Значения орбит затягиваются гравитационным ускорением а "=" г м р 2 (см., например, «Изменяется ли гравитационная постоянная Ньютона синусоидально со временем? Орбитальные движения говорят нет», Лоренцо Иорио). Итак, в нашем случае, когда масса изменяется во времени, ускорение свободного падения должно быть постоянным, поэтому можно было бы ожидать, что г ∝ 1 / М п л .

Вызвано ли космологическое красное смещение увеличением планковской массы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v