Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиВКонтактеИгрыЗнакомстваНовостиКалендарьОблакоЗаметкиВсе проекты

Покраснение фотонов не нарушает закон сохранения энергии?

Roman Petrov Мудрец (18233), закрыт 9 лет назад
В космологии установлен факт, что фотоны от далеких источников краснеют. Стало быть, их энергия ε=hc/λ с увеличением длины волны уменьшается. Спрашивается: куда девается энергия?
Дополнен 9 лет назад
Понятно, что закон сохранения не нарушается никогда.
Я не понимаю, на что тратится разница энергий фотона в момент его испускания там и регистрации здесь.
Лучший ответ
neut Гуру (3590) 9 лет назад
Можно это двумя способами объяснить. Простым и немного не правильным (то, что пытались донести Сергей и Планк): "в момент его испускания там" и "регистрации здесь" происходят с разных системах отсчета. Энергия при переходах между СО не сохраняется. С помощью сответствующих преобразований (Доплер) можно посчитать как именно это энергия изменится.
Второй вариант более честный, но в разы сложнее. Дело в том, что СТО во Вселенских масштабах не применима. Скорость удаленного объекта из-за расширения не растет, dr/dt=0 в силу dr=0. Изменяется сама "линейка"(метрика) с помощью которой меряется это само пространство. Для честности нужно интегрировать вдоль траектории фотона с учетом меняющейся метрики. Т. е. фактически при расширении Вселенной происходит ее остывание.
Для большинства приблизительных расчетов и первого метода хватит за глаза.
Остальные ответы
Сергей Гаврилов Искусственный Интеллект (185371) 9 лет назад
Никуда не девается, она такая и была, так как фотоны испущены телом, которое с большой скоростью удаляется.
Roman PetrovМудрец (18233) 9 лет назад
Энергия то разная. Пока он летит, энергия уменьшается. Меня это смущает.
Сергей Гаврилов Искусственный Интеллект (185371) Не уменьшается. Она такова и в момент излучения. Аналогично, пуля, выстреленная из ружья, которое само быстро летит назад, просто упадет на землю. Куда делась энергия?
valеra d Просветленный (38389) 9 лет назад
В масштабах всей вселенной закон сохранения энергии нарушается.
Кууча фон ЮчаГуру (3921) 9 лет назад
с лёгкой руки ЛММ?
Завулон Планк Просветленный (25251) 9 лет назад
Энергия зависит от системы отсчета. Это не очень честный ответ, но зато простой.
Сергей ГавриловИскусственный Интеллект (185371) 9 лет назад
А по-моему, вполне корректный.
Завулон Планк Просветленный (25251) Ну, я просто не говорил лишнего для простоты: -)
Бобр Просветленный (32274) 9 лет назад
Не нарушается, т. к. он в этом случае неприменим.
Закон сохранения энергии говорит об инерциальных системах отсчёта. В инерциальной системе отчёта, т. е. связанной с телом, испустившим фотон, энергия действительно сохраняется, но в ней нет и никакого красного сдвига...

П. С. На самом деле, закон сохранения энергии работает намного реже, чем не работает и это не удивительно: поди найди закрытую систему, да ещё и инерциальную... ;)
Кууча фон Юча Гуру (3921) 9 лет назад
А это вопрос связан со взаимодействием с гравитационным полем (1)? Или с тем, что со временем фотон сам теряет энергию (2)?

Энергия фотона -- это что-то вроде кинетической энергии массивного тела, только скорость фотона постоянна.

Если (1), то энергия тратится на преодоление гравитации (как массивное тело теряет кинетическую энергию при взлёте).

Если (2), то тут сложно. Думаю, фотон совершает работу по преодолению сил трения о среду космоса (таки не абсолютная пустота, а разреженный газ).

UPD. "Я не понимаю, на что тратится разница энергий фотона в момент его испускания там и регистрации здесь. " - а почему бы не на преодоление трения?
Источник: ИМХО
Roman PetrovМудрец (18233) 9 лет назад
нет, дело в другом.
Кууча фон Юча Гуру (3921) а в чём?
Влад Коваленко Оракул (62246) 9 лет назад
Покраснение уменьшение частоты но не энергии
salavata Просветленный (26498) 9 лет назад
Вы путаете два разных красных смещения: допплеровское и гравитационное.

При гравитационном красном смещении энергия фотона действительно уменьшается. Например, фотон, испущенный с поверхности земли вверх, тратит часть своей энергии на работу против гравитационного поля.

При допплеровском красном смещении энергия фотона не изменяется. "Красный" фотон и "синий" фотон - это два разных фотона. Если источник света удаляется от нас с огромной скоростью, то уже в момент рождения фотон имеет меньшую энергию относительно нас. В пути сквозь пустоту энергия фотона не изменяется. Фотон не "краснеет", он родился "красным".
Иван ФедоровПросветленный (41643) 9 лет назад
Вообще-то есть мнение, что и при гравитационном смещении энергия фотона не меняется, а сдвиг частоты связан с эффектом замедления времени. См, например, arxiv.org/abs/physics/9907017
salavata Просветленный (26498) Спасибо за интересную статью. Некоторые выкладки я в ней так и не понял (я профан в ОТО), но в целом аргументы Окуня и Селиванова убедительны. Признаю, что был не прав.
Похожие вопросы