宇宙膨胀造成的光子波长变长,能量下降。能量去哪儿了?
物理吧
全部回复
仅看楼主
level 10
xyz_hh 楼主
百度一下也没看明白。。。
2023年04月27日 08点04分 1
level 2
简单的回答:不知道。
详细的回答如下:
首先,广义相对论不保证能量守恒。这里先不纠结于“能量”和“能量守恒”在广义相对论下的困难定义,单从便于理解的角度来看,能量守恒是时间平移对称型的结果(诺特定理)。但广义相对论不保证时间平移对称,实际上它得出的宇宙是膨胀的,时间平移不对称,那么在宇宙尺度上,能量不守恒。
实际上,根据描述我们这个宇宙的FLRW度规模型,在宇宙体积有限的情况下,可以算出宇宙的体积和能量密度的变化,二者相乘就可以理解成宇宙的总能量。然后就会发现,在暴胀时期,宇宙体积迅速增大,但能量密度不变,这就表示宇宙的“总能量”在以极高的速度增加。之后的相对论物质时期,由于辐射占主导,而辐射的能量密度与体积的四次方成反比,所以这时宇宙的“总能量”是在下降的。而目前的非相对论物质时期,可以近似认为宇宙的“总能量”不变,但这只是近似。
回到光子能量上,在FLRW度规下,确实可以发现宇宙红移造成光子能量下降,由于广义相对论在宇宙尺度上不保证能量守恒,所以这种下降是允许的。失去的能量去哪里了?不知道。有人对求解过程中的某些项进行物理意义上的解读,认为光子能量变成引力势能,换句话说就是给了膨胀的空间本身。但这种解读并未得到广泛认可。
2023年12月29日 04点12分 3
暗能量造成了空间膨胀,空间膨胀造成了光子能量的降低,的确有可能是转换成与暗能量相关了势能。
2023年12月29日 05点12分
1