¿La luz antigua contiene pistas sobre su edad?

La luz no "experimenta" el tiempo, el concepto "edad" no se aplica a la luz de manera significativa (con respecto a la experiencia humana). [Como fondo; recuerde los relojes lentos para los objetos a medida que se acercan a la velocidad de la "luz", alcanzando un 0 teórico si se pudiera alcanzar la velocidad máxima de la luz]. Por lo tanto, un reloj de experimento mental en un fotón se detendría. La fuente de un fotón tiene una "edad" en el sentido tradicional (experiencia humana), y es estándar que digamos que la luz es tan antigua como su fuente. Esa "edad" no lleva entonces consigo el efecto tradicional del envejecimiento.

Si bien la fuente de luz envejece de manera tradicional y, de hecho, puede quemarse por completo, aunque hoy podemos observarla desde nuestra posición distante en el espacio, cualquier fotón de un objeto, sin importar la antigüedad de la fuente, no es de ninguna manera diferente de un fotón recién creado. fotón suponiendo que es la misma longitud de onda. Tal como yo lo veo, no podrías discernir la "edad" de la luz sin conocer su fuente, porque la luz es en realidad atemporal.

La luz más antigua del universo es el Fondo Cósmico de Microondas, que es sólo unos 380.000 años más joven que el universo. Muestra signos de su edad en el desplazamiento hacia el rojo que se ha producido a medida que el universo se expandía; el CMB habría sido visible cuando se creó y ahora se encuentra en el espectro de microondas. Además de eso, sin embargo, los resultados son consistentes con su actuación como una luz "joven" normal.

Ningún experimento puede probar que la luz no evoluciona de alguna manera en una escala de tiempo; solo podemos probar formas específicas en las que esperamos que evolucione la luz y establecer límites en las escalas de tiempo en las que deben ocurrir. Entonces, la idea de que la luz podría evolucionar con el tiempo de alguna manera no es realmente falsable. Si un estudiante de posgrado trabajara en esto, definitivamente diría que debería estar en el contexto de teorías específicas y falsables sobre cómo la luz podría evolucionar con el tiempo.

Hasta donde yo sé, todos los modelos en los que el fotón evoluciona requieren que el fotón tenga una masa en reposo distinta de cero. Si los fotones tienen una masa en reposo distinta de cero, podrían desintegrarse en otras partículas durante una escala de tiempo prolongada, podrían oscilar como lo hacen los neutrinos con otra partícula, y se ralentizarían con el tiempo (muy ligeramente) a medida que se desplazaran hacia el rojo. El grupo de datos de partículas enumera los límites actuales de la masa de fotones como$m_\gamma < 10^{-18}~\rm eV$. Tenga en cuenta que esto implica que la velocidad de un fotón CMB está dentro de$2\cdot10^{-4}\rm\frac{meters}{universe\ age}$de la velocidad nominal de la luz, por lo que si existe, la desaceleración sería demasiado pequeña para medirla directamente.

Uno puede hacer la pregunta "¿qué edad tiene este trozo de roca?" y obtener buenas respuestas estudiando los cambios en las estructuras de la red con el tiempo, la dispersión de otros átomos en la red que también depende del tiempo, etc. Podemos hacer esto debido a que las redes básicas de la roca son constantes en el tiempo. Pueden descomponerse a cierta velocidad, interactuar con átomos adicionales a cierta velocidad, etc., pero la base es constante en el tiempo.

La luz se compone de trillones de fotones en superposición (no interacción), las funciones de onda de la mecánica cuántica de los fotones se suman de tal manera que producen la luz observada. A diferencia de los átomos en una red, la estructura es instantánea, es decir, una rebanada en esta solución clásica de ondas de luz perpendicular a su dirección de movimiento .

contendrá trillones de fotones corriendo, sin guardar historia excepto la historia de la frecuencia de la onda que es su energía$E=h\nu$. Esto puede ser desplazado por Doppler y las líneas espectrales pueden dar un historial del tiempo de viaje y el origen. Entonces, es posible encontrar un historial en los trenes de ondas que vienen de lejos para situaciones especiales (como el cambio Doppler) y donde hay señales intermitentes, como también con los púlsares, se puede obtener información adicional de las variaciones de la amplitud de la luz que llega. , como con las fusiones de estrellas de neutrones que dan la historia de la fusión en la radiación electromagnética (recientemente también con la radiación gravitacional , pero esa es otra historia).

En realidad, esta investigación completamente nueva sobre los cristales de tiempo podría abrir una ventana en el futuro de algo similar a las contaminaciones que induce el tiempo en un cristal normal donde se puede desentrañar una historia, pero no estoy conteniendo la respiración. No se han propuesto cristales de tiempo natural que podrían haber enviado trenes de ondas que podrían usarse para extraer una historia de la luz que llega.

La luz emitida por fuentes cósmicas suele tener líneas espectrales de elementos conocidos, como el hidrógeno. Si la fuente de luz se aleja de nosotros o la luz pierde su energía en el camino, las líneas espectrales se desplazan hacia el extremo rojo. Dado que el universo se expande, de modo que toda la luz pierde su energía al viajar, podemos estimar aproximadamente qué distancia ha viajado la luz midiendo el cambio de las líneas espectrales.

En mi opinión, la luz pierde lentamente una pequeña cantidad de energía a medida que viaja distancias muy largas. Esto se manifiesta como un desplazamiento hacia el rojo en la luz de galaxias distantes. Esta energía no se pierde, sino que es el resultado de que la partícula de luz empuje la fuente de luz y el destino de la luz alejándolos uno del otro. Esto podría considerarse un ejemplo de la fuerza electromagnética que aleja a dos galaxias una de otra cuando la luz rebota entre ellas. Aunque el consenso científico actual es que este desplazamiento hacia el rojo es causado por la expansión del espacio mismo, creo que tal expansión del espacio habría causado que las estructuras a gran escala del universo, como los cúmulos de galaxias, se disiparan hace mucho tiempo. Sin embargo, la luz que viaja entre las galaxias causaría una fuerza que las alejaría unas de otras. Esto tendría el mismo efecto que la expansión del espacio, aunque sin la necesidad de "energía oscura" o una violación de la ley de conservación de la masa y la energía. Ya sea que comparta mi opinión o siga estrictamente a la comunidad científica,puede obtener una idea general de la antigüedad de la luz midiendo su desplazamiento hacia el rojo en relación con la frecuencia esperada .