¿El Big Bang creó un número infinito de fotones?

Siempre podremos ver el fondo cósmico de microondas (CMB) a aproximadamente [la edad del universo] a años luz de distancia.

Siempre.

¿Significa eso que en ese momento se crearon infinitos fotones? Si no, ¿cómo podemos seguir recibiendo nueva luz de ese evento?

Respuesta número uno: posiblemente Aleph-null, definitivamente no Aleph-one. Respuesta número dos: sí, pero los pájaros fotinos en la mayoría de ellos. //Me dejaré salir ahora
¿No es la verdadera razón por la que siempre podemos ver el CMB porque el espacio está tan vacío que la mayoría de los fotones originales del Big Bang aún no se han topado con nada? Quiero decir, si miras la superficie de la Tierra, ciertamente no puedes ver al CMB golpeando y siendo absorbido por el otro lado de la Tierra.

Respuestas (2)

Como ya respondió Ben Crowell, el número de fotones podría ser finito o infinito dependiendo de si el universo es finito. Pero quiero comentar sobre la suposición subyacente:

Siempre podremos ver el Fondo Cósmico de Microondas aproximadamente a [la edad del universo] años luz de distancia. siempre _

Es posible que la expansión del universo finalmente se detenga y luego se invierta y el universo luego vuelva a colapsar, lo que lleva a un Big Crunch . Esto podría suceder, por ejemplo, si el universo es espacialmente cerrado, pero hay otras posibilidades que resultan en Big Crunch. Si eso sucede, la densidad promedio de la materia estaría aumentando entonces y todos los fotones del Fondo Cósmico de Microondas serían finalmente absorbidos por la materia calentada (y opaca). Por supuesto, se crearían muchos fotones nuevos al mismo tiempo, pero esos no serían las reliquias del Big Bang.

Si, por el contrario, la expansión continuara indefinidamente, entonces no solo disminuiría con el tiempo el número de fotones CMB en un volumen constante dado, sino que sus longitudes de onda también se estirarían, y esto significaría que eventualmente no sería posible detectarlos. Suponiendo que la expansión continuaría con aproximadamente el mismo parámetro de Hubble, aproximadamente cada 10 10 años, la longitud de onda del fotón CMB crecería en un factor de mi . Esto significa, que en 10 30 años, la longitud de onda de un fotón CMB típico sería superior a 10 años luz y en 10 40 años, la longitud de onda de los fotones de CMB excedería el tamaño del horizonte de De Sitter, lo que también significa que la radiación de CMB en ese momento se ahogaría en la radiación de Gibbons-Hawking proveniente del horizonte de De Sitter y, por lo tanto, para entonces sería imposible detectar CMB incluso en principio.

¿Es una tercera opción realista que estemos en una burbuja constante de baja comología de un universo de inflación eterna y que la expansión dentro de nuestra burbuja sea tan pequeña que eventualmente veremos el borde?
El número de fotones (o número de partículas para cualquier otra partícula sin masa) está mal definido. Las distribuciones realistas son de tipo Poisson y son probabilísticas, pero con una probabilidad distinta de cero para cualquier número posible. Entonces, "finito" o "infinito" son igualmente incorrectos, y la pregunta simplemente no tiene sentido.
@AccidentalFourierTransform: si bien estoy de acuerdo con la primera parte de su declaración en principio, para la cosmología cerrada de FLRW, la cantidad de fotones medidos por un sistema de observadores comóviles solo podría ser finito ya que hay cortes incorporados tanto IR como UV aquí, con energía total finita. Asimismo, para la cosmología abierta el número es infinito en virtud de un volumen infinito con una densidad finita.
@JollyJoker: No llamaría a esto una opción separada, es posible tener una burbuja con un crujido local, o una que se expanda indefinidamente, y la mayoría de los observadores que viven dentro de una burbuja en expansión nunca encontrarán otra burbuja. Las paredes de burbujas tendrán una aceleración constante, por lo que tienden a tener velocidades ultrarrelativistas y se alejarían del observador (por lo que podría ver, por ejemplo, el reflejo de fotones CMB de una pared de este tipo en el pasado) o se moverían hacia el observador a casi la velocidad de luz (lo que sería malo para su bienestar). Para obtener más información, consulte arXiv:hep-th/0606114

La evidencia cosmológica actualmente es consistente con un universo cerrado o abierto. Un universo cerrado es espacialmente finito, siempre ha sido espacialmente finito y siempre lo será. Un universo abierto es espacialmente infinito, siempre lo ha sido y siempre lo será.

Los modelos actuales son homogéneos. Si el universo es homogéneo e infinito, entonces contiene una cantidad infinita de fotones. Si finito, finitamente muchos.

El hecho de que puedas observar fotones para siempre no significa automáticamente que haya una cantidad infinita. Su flujo está disminuyendo con el tiempo, y podrías observarlos a un ritmo decreciente.

El número de fotones (o número de partículas para cualquier otra partícula sin masa) está mal definido. Las distribuciones realistas son de tipo Poisson y son probabilísticas, pero con una probabilidad distinta de cero para cualquier número posible. Entonces, "finito" o "infinito" son igualmente incorrectos, y la pregunta simplemente no tiene sentido.
Pregunta: ¿a qué escala (espacial y/o temporal) los modelos actuales consideran que el universo es homogéneo?
"El hecho de que puedas observar fotones para siempre no significa automáticamente que haya una cantidad infinita. Su flujo está disminuyendo con el tiempo y podrías observarlos a un ritmo decreciente". Dado un número finito de fotones, debe haber uno último. Ese fotón tiene algún tiempo de observación. Por definición de ser el último fotón, no se observa ningún fotón después del tiempo de observación del último fotón.
"debe haber una última. Ese fotón tiene algún tiempo de observación". Eso no sigue. Es casi seguro que el último fotón no es el último fotón observado.
@AccidentalFourierTransform: Tiene razón en que es probabilístico, pero no creo que eso haga que la cuestión de la finitud esté mal definida. El número de cuantos dentro de un volumen finito dado será probabilístico. (Confío en su palabra de que es Poisson para la radiación de cuerpo negro). Pero si el volumen total es finito, entonces la suma de un número finito de variables IID Poisson es finita, con probabilidad 1. De manera similar, la suma de un número infinito de variables IID Poisson variables es infinita con probabilidad 1.
@Accumulation Todo lo que tenemos que hacer es reservar un fotón y designarlo como no observable. Luego, después de haber visto el último fotón observable, esperas un infinito para el no observable que hemos escondido.
¿El Big Bang creó un número infinito de fotones?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v