Desde el enlace ¿La física no convencional es apropiada para este sitio?
"una pregunta que propone un nuevo concepto o paradigma, pero solicita la evaluación de ese concepto dentro del marco de la física actual (principal) está bien".
Aquí hay un concepto, la evaluación dentro del marco de la física actual (principal) sería bienvenida.
¿Es posible que esté ocurriendo una expansión de todas las escalas de longitud, como en la caricatura de abajo?
Muestra todas las longitudes en aumento, el tamaño de los átomos, las personas, las estrellas y las distancias entre todos los objetos. Cada cantidad física y constante varía según el número de dimensiones de longitud que contiene. Por ejemplo, dado que la constante de Planck tiene una dimensión de longitud de 2, su cambio con el tiempo es
dónde es una constante de expansión y es hora.
etc...
¿Se puede descartar este tipo de expansión A) localmente o B) mediante mediciones distantes, por ejemplo, de estrellas o galaxias distantes, desde la corriente principal de la física?
La expansión referida ocurre para todo el universo. Se propone porque podría haber otra razón para el desplazamiento hacia el rojo de la luz de estrellas distantes. Si la energía de un fotón se conserva durante el vuelo, pero se emitió cuando la constante de Planck era más baja, entonces de , la frecuencia del fotón recibido sería menor y la luz de una estrella distante se desplazaría hacia el rojo.
Ahora se ha añadido una recompensa. Una razón convincente por la cual el tipo de expansión anterior no puede ocurrir sería bienvenida.
Aquí está el trabajo realizado hasta ahora.
Se trata de determinar la densidad de materia aparente que se concluiría en un universo plano, con una densidad de materia de y el tipo de expansión anterior.
Conduce a la conclusión de que la densidad de la materia se mediría como o a partir de datos de cúmulos de galaxias y supernovas, respectivamente. Un Diagrama de datos de supernovas está abajo y luego más detalles de los cálculos.
Los diagramas muestran el módulo de distancia predicho por el tipo de expansión en la curva superior en cuestión. La cosmología de concordancia con una densidad de materia de 0,3 y 1,0 son la curva central e inferior respectivamente. El segundo diagrama es una ampliación del primero.
Densidad de materia de los cúmulos de galaxias, etc.
Tradicionalmente, el factor de escala del universo en corrimiento al rojo es
Si la energía del fotón se conserva durante el vuelo, de y
Para una longitud de onda emitida de
,
( disminuye con el aumento en un universo en expansión) por lo que
Para distancias cortas
es decir, la ley de Hubble sigue siendo válida pero identificamos el parámetro de expansión con la mitad de la constante de Hubble
esto lleva a la conclusión de que la densidad de la materia se medirá para ser del valor verdadero, como sigue.
Si el valor por utilizada en es el doble del valor real, entonces la densidad aparente de la materia se mediría como en lugar de .
Densidad de materia a partir de datos de supernovas.
En LCDM el parámetro de Hubble es
La distancia de comovimiento se obtiene de
Usando una aproximación de universo plano, omitiendo y usando para ,la distancia de comovimiento, para pequeños es
Para el tipo de expansión que esperamos descartar,
La distancia de co-movimiento es
de nuevo omitiendo y para pequeños , se convierte
hay una coincidencia entre y si
De modo que concluimos a partir de los datos de galaxias y supernovas, o combinaciones de conjuntos de datos, que la densidad de la materia se mediría, con el tipo de expansión en cuestión, entre y . Como se mide a este valor, se concluye que no se puede descartar la expansión de esta manera. Un diagrama con datos de supernovas está arriba.
¿Hay alguna razón convincente por la que deba descartarse la expansión descrita?
La corriente principal de la física/cosmología dice que los sistemas locales que se mantienen unidos, por ejemplo, por la gravedad o las fuerzas electromagnéticas, no toman parte en la expansión global. Nuestro sistema solar tenía el mismo tamaño hace miles de millones de años (ciertamente no hay evidencia de lo contrario) y los átomos en las galaxias a miles de millones de años luz (en el espacio y el tiempo) tienen el mismo tamaño que los locales (como se puede concluir de la espectros de objetos distantes).
Ver también esta referencia https://arxiv.org/abs/gr-qc/0508052
De todos modos, si su regla también se expande (como ha dibujado arriba), no habría una expansión del universo en primer lugar, ya que siempre mediría la misma distancia a una galaxia.
la frecuencia del fotón recibido sería menor
Por qué lo haría ? Desde y y cambia en la misma proporción entonces es constante Todo lo que estás haciendo es cambiar las unidades en las que se mide la longitud. Obtiene exactamente el mismo efecto si mide la longitud de onda en estadios en lugar de metros, y denomina la velocidad de la luz en estadios por segundo: la frecuencia permanece sin cambios.
Simplemente escribiré un par de razones por las que no es posible.
Si está hablando de que todo crece en tamaño, entonces los dispositivos de medición (como reglas, etc.) también crecerán en la misma cantidad. Entonces, incluso ese es el punto, no hay una forma real de medirlo. Así que no es razonable hablar de eso. ¿También puedo argumentar que todo se está volviendo más pequeño? ¿Puedes argumentar eso también?
La fuerza entre los dos electrones es de aproximadamente veces mayor que la fuerza gravitacional. Si la expansión del universo no tiene ningún efecto en nuestro sistema solar (que está gobernado por la fuerza gravitacional), entonces claramente (y lógicamente) la expansión del universo no puede tener ningún efecto en las escalas atómicas.
Desde el punto de vista más simple, si solo aumenta mi tamaño pero mi masa permanece igual, mi densidad debe disminuir cada vez más, lo cual no es el caso para mí ni para ningún otro objeto que esté a tu alrededor.
La navaja de Occam: ¿por qué todo debe expandirse en la misma cantidad en primer lugar? Cuál es el punto de ?
Si todas las cosas se expanden, los átomos se hacen más grandes. Los átomos más grandes tienen al menos espectros electromagnéticos diferentes. Por lo tanto, si observamos las líneas de hidrógeno de la galaxia de Andrómeda, las vemos como si fueran hace 2,5 millones de años, y eso significaría, emitidas por átomos mucho más pequeños. Los niveles de energía del átomo de hidrógeno son proporcionales al recíproco del radio de Bohr. y si esto era más pequeño en el pasado, eso significa mayores diferencias de energía o frecuencias más altas.
Por supuesto, la longitud de onda de la luz recibida se habría expandido desde entonces, debido a la supuesta expansión espacial, pero su frecuencia se habría mantenido igual, porque el tiempo no se ve afectado por la expansión, según entiendo.
Por lo tanto, deberíamos ver diferentes espectros atómicos para objetos distantes, a saber, los desplazados hacia el azul (frecuencias atómicas más altas en el pasado), que no se ha observado, que yo sepa.
Es difícil escribir una respuesta precisa porque no me queda claro si el concepto que se presenta está lo suficientemente elaborado como para hacer algo que uno pueda evaluar. Esto puede ser una falla de comprensión de mi parte, pero espero que ayude si simplemente doy algunas reacciones para que pueda ver lo que un físico con un conocimiento general razonable de esta área hace de esto (pero no soy un cosmólogo) .
Al principio, uno primero sospecha que la pregunta se refiere a algo no observable, pero creo que no está haciendo eso. Es proponer cosas observables. Pero no me queda claro que se mantenga unido. Por ejemplo, la pregunta asume que la combinación porque un fotón se conserva a medida que se propaga largas distancias, y si es constante y varía como entonces uno tiene
La siguiente ecuación en la pregunta dice
Lo anterior revela una dificultad que tengo con todo el enfoque. No está claro para mí que pueda mantenerse unido en general. Cuando detectamos la luz de supernovas distantes, los instrumentos para medir el desplazamiento hacia el rojo utilizan, creo, métodos ópticos como rejillas de difracción e interferómetros de Michelson, por lo que lo que miden es la longitud de onda y no la frecuencia. Pero cuando detectan luminosidad, creo que es más como una medida de energía. Mientras tanto, cuando hacemos cálculos de física estelar para describir las supernovas (u otras estrellas), adoptamos los métodos estándar y pensamos principalmente en términos de energía y frecuencia. Entonces, si la frecuencia y la longitud de onda se escalan de manera diferente a medida que avanza el tiempo cosmológico, no tenemos, al principio, ninguna idea de en cuál de nuestros cálculos confiar, o en qué aspecto de ellos, hasta que se haya trabajado mucho más. Y la sospecha es que esa elaboración no se puede hacer porque, de hecho, no se unirá como un todo lógico. No estoy siendo tan atrevido como para afirmar eso; Simplemente estoy dando una respuesta que señala algunos de los problemas que deben abordarse antes de que las ideas puedan llevarse adelante.
Mozibur Ullah
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