Красное гравитационное смещение..

[dims]

При проведении эксперимента по собственному времени той точки, где регистрируется фотон - краснеет.

Пусть мы меряем не часами, а смотрим угол отклонения стеклянной призмой. Покажет такой прибор покраснение по сравнению с аналогичным прибором, меряющим тот же луч на дне гравитационного колодца?

[Dos]

А может кто-то объяснить на уровне школьной физики? А то постите в разделе для новичков, а нифига не понятно. Или уж в горизонты перенесите.

[dims]

А может кто-то объяснить на уровне школьной физики?

А бы предложил посмотреть на моё объяснение. Я думаю, что объяснил в принципе правильно, а критика -- это из области изысков.

[Dos]

Ваше объяснение я понял. А не понятно почему оно неверно. Объяснение, что фотон краснеет потому, что теряет свою энергию, преодолевая притяжение гравитационного поля, написано везде где я до этого читал.

[dims]

Я думаю, что имеется в виду, что в ОТО покраснение должно описываться через свйства геометрии.

[Klapaucius]

Я так понял статью Окуня, что частота фотона, излученного атомом, в системе отсчёта этого атома всегда одинакова. А в системе отсчёта другого атома, поглощающего данный фотон, эта частота другая -  зависит от "разности хода часов" этих атомов. Это же применимо и к СТО, но там есть как бы взаимность, для удаляющихся объектов излучаемые ими фотоны "краснеют" (сближающихся - "синеют"). В случае же взаимно неподвижных атомов, один из которых ближе к массивному телу вроде Земли или Солнца, взаимности нет. Если у атома 1 переходы электронов с орбитали на орбиталь быстрее, чем у атома 2,то и его фотоны "синее" для атома 2, а для атома 1 фотоны атома 2 "краснее".
И никакой интерпретации в духе "фотон теряет энергию при вылете из гравитационного поля" не нужно, оно не верно, тогда бы был дополнительный эффект.
Тут лично у меня проблемы с пониманием, создаёт ли фотон гравитационное поле, влияет ли на метрику? Например будут ли 2 параллельно летящих фотона сближаться для некоего наблюдателя? Или они только своего рода маркеры этой метрики? Ведь в поле Солнца они всё же отклоняются, значит учавствуют во взаимодействии, и немного по идее должны отклонять само Солнце от его пути.

[Хартиков Сергей]

     Цитата dims: "Пусть мы меряем не часами, а смотрим угол отклонения стеклянной призмой. Покажет такой прибор покраснение по сравнению с аналогичным прибором, меряющим тот же луч на дне гравитационного колодца?"

     Конечно, покажет покраснение.

     Цитата dims: "А бы предложил посмотреть на моё объяснение. Я думаю, что объяснил в принципе правильно, а критика -- это из области изысков."

     Уважаемый dims, мне кажется, Сергей Попов не имел в виду жесткой критики. Ваше объяснение (то есть объяснение с точки зрения классического представления об энергии) имеет право на существование. Более того, именно это объяснение стало одним из отправных пунктов перед созданием ОТО (точно такое же рассуждение содержится в до-ОТО-вской работе Эйнштейна 1911 года).
     Другое дело, что если Вы преследуете цель вычислить точные величины эффектов, то должны с опаской применять такие объяснения. А именно: сначала получить ответ в рамках ОТО, а затем сравнить с полуклассическим описанием и принять решение, можно ли его применять. К сожалению, использование подобных объяснений в научно-популярной литературе приводит к тому, что некоторые читатели пытаются поглубже разобраться в ОТО и вместо того, чтобы начать ее систематическое изучение, пытаются опираться на эти полуклассические описания. В итоге: такой читатель начинает участвовать в дискуссиях, заявляя, что говорит об ОТО, в то время, как на самом деле - о своем личном представлении.

[Хартиков Сергей]

     Цитата Dos: "Ваше объяснение я понял. А не понятно почему оно неверно. Объяснение, что фотон краснеет потому, что теряет свою энергию, преодолевая притяжение гравитационного поля, написано везде где я до этого читал."

     А что вообще принято считать "правильным объяснением"? Это зависит от того, какую цель Вы перед собой поставили, какие выбрали исходные предпосылки, в рамках какой теории. Например, указанное полуклассическое объяснение "покраснения" фотона дает ответ, хорошо совпадающий с опытом в приближении слабого гравитационного поля и при R >> Rg. В этом смысле оно "правильно". Но те же самые идеи в применении к эффекту отклонения фотона в гравитационном поле дают совершенно неправильный ответ даже в условиях слабого поля и R >> Rg. В этом смысле эти идеи "неправильные". Если мы ограничиваемся рамками той теории, которая в настоящее время наиболее точно описывает гравитацию - ОТО, то все эти объяснения (в этом смысле) "неправильные". Но здесь уже не обойдешься школьным уровнем.

[polar]

    К сожалению, использование подобных объяснений в научно-популярной литературе приводит к тому, что некоторые читатели пытаются поглубже разобраться в ОТО и вместо того, чтобы начать ее систематическое изучение, пытаются опираться на эти полуклассические описания. В итоге: такой читатель начинает участвовать в дискуссиях, заявляя, что говорит об ОТО, в то время, как на самом деле - о своем личном представлении.

+1 !

Я и сам попадался на том, что использование полуклассических аналогий приводит к ощибкам при попытках продлить их в область, где они уже не применимы.

Одно использование СТО в космологии там, где надо применять ОТО чего стоит!

[Хартиков Сергей]

     Цитата Klapaucius: "Я так понял статью Окуня, что частота фотона, излученного атомом, в системе отсчёта этого атома всегда одинакова. А в системе отсчёта другого атома, поглощающего данный фотон, эта частота другая -  зависит от "разности хода часов" этих атомов."

     Окунь, просто, раскрывает, как это представляется в ОТО, в противовес классическому описанию. В постоянном (по времени) гравитационном поле координатное время имеет наиболее привычный смысл: это "глобальное" время. Именно в этом "глобальном" времени частота фотона остается постоянной. Однако "глобальное" время по-разному связано с локальным временем в разных точках пространства (локальное время называют "истинным" временем данной точки - то есть тем временем, которое подставляют в известные физические уравнения в данной точке пространства, когда проводят какие-либо измерения). Координатное время можно выбрать так, чтобы оно совпадало с локальным временем в точке испускания фотона, но тогда в точке приема фотона локальное время получится "идущим медленнее" координатного. В этом и заключается объяснение "покраснения" фотона с точки зрения ОТО. Отсюда возникает желание посредством таких соотношений с координатным временем сравнивать "ход" локального времени в разных точках пространства (однако я бы этого не советовал - иногда может ввести в заблуждение).

     Цитата Klapaucius: "И никакой интерпретации в духе "фотон теряет энергию при вылете из гравитационного поля" не нужно, оно не верно, тогда бы был дополнительный эффект."

     Надо, просто, не забывать: либо одно "объяснение", либо другое.

     Цитата Klapaucius: "Тут лично у меня проблемы с пониманием, создаёт ли фотон гравитационное поле, влияет ли на метрику?"

     Да, фотоны, являясь электромагнитным излучением, влияют на метрику (как и любая материя). Однако тензор энергии-импульса электромагнитного поля одну особенность: его след равен нулю. В итоге это влияет на возможные решения уравнений Эйнштейна.

     Цитата Klapaucius: "Например будут ли 2 параллельно летящих фотона сближаться для некоего наблюдателя?"

     Лично я не знаю: этой задачи сам не решал и нигде не видел решения. И потом, не надо забывать, что в ОТО фотоны вообще не рассматриваются: только электромагнитные волны.

[dims]

Цитата dims: "Пусть мы меряем не часами, а смотрим угол отклонения стеклянной призмой. Покажет такой прибор покраснение по сравнению с аналогичным прибором, меряющим тот же луч на дне гравитационного колодца?"

Конечно, покажет покраснение.

Я тоже так думаю. И этот вывод я получил из полуклассического объяснения, которое я привёл.

Ваше объяснение (то есть объяснение с точки зрения классического представления об энергии) имеет право на существование. Более того, именно это объяснение стало одним из отправных пунктов перед созданием ОТО (точно такое же рассуждение содержится в до-ОТО-вской работе Эйнштейна 1911 года).

Другое дело, что если Вы преследуете цель вычислить точные величины эффектов, то должны с опаской применять такие объяснения.

Разумеется. Но нельзя ставить телегу впереди лошади. Сперва нужно получить качественную характеристику с помощью более простых моделей, а потом уточнять её с помощью более сложных. Не наоборот. Я дал полуклассическое объяснение и ни на что более не претендовал. А вот Окунь с соавторами, как кажется, выдвигает более точную модель вперед, в результате чего, например, Сергей Попов, приходит к выводу, что

Если верим Окуню, то там уже в абстракте написано  о том, что частота не изменяется, а энергия, казалось мне, вычисляется как "АшНю".

Это я и называю "изысками". Познание всегда идёт по закону отрицания. То есть, более глубокое понимание отрицает менее глубокое. Но нельзя пропускать шаги. Если мы на менее глубоком уровне начнём, забегая вперёд, говорить, что оно неправильно (как то "неправда, что масса увеличивается с ростом скорости"), то получится плохо.

А именно: сначала получить ответ в рамках ОТО, а затем сравнить с полуклассическим описанием и принять решение, можно ли его применять.

Я думаю, что и полуклассическое вычисление даёт некое приближение к истине. Его "можно" применять по-любому, вопрос только в том, какая нам нужна точность.

К сожалению, использование подобных объяснений в научно-популярной литературе приводит к тому, что некоторые читатели пытаются поглубже разобраться в ОТО и вместо того, чтобы начать ее систематическое изучение, пытаются опираться на эти полуклассические описания.

Но ведь, насколько я понял, это путь самого Эйнштейна.

[Dos]

неправда, что масса увеличивается с ростом скорости

А-а, я так и знал, что в школьных учебниках нам всё врут 
А вообще дилемма получается: что научно, то не популярно, а популярное - не научно. Не знал, что в ОТО так тяжело с этим. Теперь понимаю почему в горизонтах постили, постят и будут постить 

[Fge]

спасибо... я таки немного разобрался с этим...
но как только начал читать статью окуня, сразу понял, что спрашивал я не о том...
я хотел узнать о красном смещение удаляющихся галактик...
почитать хотел в той статье как правильно, но она как на зло не открывается(((
о галактическом смещение)))
по-моему, он называется эффектом допллера, и хабла... вроде так запомнилось)))
и читал в старом журнале знак вопроса, о том, что якобы это может быть не следствием удаления галактики, а следствием её горизонтального движения, как я понял здесь подрузамеваются движения по своей орбите...

[polar]

спасибо... я таки немного разобрался с этим...
но как только начал читать статью окуня, сразу понял, что спрашивал я не о том...
я хотел узнать о красном смещение удаляющихся галактик...
почитать хотел в той статье как правильно, но она как на зло не открывается(((
о галактическом смещение)))
по-моему, он называется эффектом допллера, и хабла... вроде так запомнилось)))
и читал в старом журнале знак вопроса, о том, что якобы это может быть не следствием удаления галактики, а следствием её горизонтального движения, как я понял здесь подрузамеваются движения по своей орбите...

Красное смещение галактик - это совсем про другое.
Есть три типа красных смещений: доплеровское, гравитационное и космологическое.
Так вот, у галактик есть смесь двух: доплеровского и космологического. Доплеровское связано с т.н. пекулярными скоростями, а космологическое -  с расширением вселенной.

[Klapaucius]

А почему  у галактик нет гравитационного красного смещения? Они же действуют друг на друга. Суммарное воздействие в среднем уравновешивается? По-моему ряд альтернативных ОТО гипотез, учитывая этот фактор, зачастую вообще отказываются от расширения Вселенной как научного факта.
Исходя из известной формулы для красного Допплеровского релятивистского смещения (см. например справочник любителя астрономии), в ней учитывается только радиальная скорость удаляющейся галактики (специальная теория относительности), но никак не масса объёма пространства тех размеров, на которые она удалена (за что должна отвечать теория гравитации, особенно на предельных расстояниях, где z>1).

[dims]

А почему  у галактик нет гравитационного красного смещения?

Почему же нет? Есть. Только оно маленькое.

[Klapaucius]

Так на больших расстояниях оно будет уже немаленьким и по идее вносить сильный вклад в общее. Если даже нет, можно на общую формулу взглянуть, с учётом плотностей Вселенной в настоящее время и в наблюдаемой области?

[Stepa]

Если прочитать Окуня внимательнее, можно понять, почему для гравитационное красное смещения не имеет смысла учитывать все эти массы.

Грубо говоря, есть у вас атом, находящийся столько-то мегапарсеков от нас. И гравитационный потенциал в относительных единицах равен 0.005.
На своем пути свет от этого атома может пройти сколь угодно долгий путь, на котором потенциал может принимать любые значения (даже 1). Но стоит ему придти к нам, у которых тоже 0.005, никакого гравитационного смещения мы не зарегистрируем. Этим свет отличается от кирпича.

Космологическое смещение имеет совсем другую причину, нежели доплеровский сдвиг. Представьте себе атом как фонарик, делающий вспышки через равные промежутки времени. Современная наука говорит (пока нет причин сомневаться в этом), что промежуток между вспышками фонарика зависит только от типа и во времени не меняется. Теперь представьте себе два одинаковых фонарика - один у нас, другой очень далеко. Вот далекий фонарик произвел две вспышки. Между ними некоторый промежуток времени - пусть 1 с. Все было бы хорошо, но Вселенная расширяется. Что это означает? Это означает, что расстояния между точками в пространстве увеличиваются. Оно и между фотонами двух вспышек увеличилось.
И пришли они к Земле не через 1 с, а через 10. Вот так и получилось z = 10.

[Klapaucius]

Космологическое смещение имеет совсем другую причину, нежели доплеровский сдвиг. ...  расстояния между точками в пространстве увеличиваются. Оно и между фотонами двух вспышек увеличилось.
И пришли они к Земле не через 1 с, а через 10. Вот так и получилось z = 10.

Извините, не понял разницы. Допплеровский сдвиг и происходит из-за взаимного движения объектов.

Представим на минутку, что Вселенная не расширяется, а представляет из себя бесконечное облако равномерной плотности. Будет ли какое-то смещение спектра от удалённых объектов?
И представим другую ситуацию, когда чем дальше от наблюдателя, тем наблюдаемая плотность неподвижной материи облака больше (вопрос о степени зависимости и есть ли конечное расстояние, на котором плотность равна бесконечности если можно пока оставим за рамками). Тот же вопрос.

[dims]

Так на больших расстояниях оно будет уже немаленьким

С какой стати? Фотон вылетит из поля галактики, чуть чуть покраснеет и дальше уже будет лететь в промежутке не краснея (гравитационно).

с учётом плотностей Вселенной в настоящее время и в наблюдаемой области?

Вообразите, что у Вас не фотон, а метеорит. Вот он вылетел с достаточной скоростью и летит. Он что, должен постоянно замедляться? Нет, он один раз немного замедлился, когда преодолевал тяготение той системы, из которой вылетел, а потом всё. Если он будет подлетать к другому телу, то он сперва ускорится (фотон посинеет), а потом замедлится, но ровно настолько, насколько раньше посинел. Он может искривить траекторию, но больше не замедлится.