Là trọng lực chậm hoặc tốc độ sáng lên?

Tốc độ ánh sáng trong chân không có lẽ là tốc độ nhanh nhất có thể.

Nếu trọng lực bẻ cong quá trình ánh sáng, thì điều này có nghĩa là trọng lực cản trở ánh sáng để nó chuyển động với tốc độ chậm hơn? Nếu nó ảnh hưởng đến tiến trình của nó, tại sao trọng lực không thể ảnh hưởng đến tốc độ của nó - hay nó?

Và nếu trọng lực ảnh hưởng đến tốc độ ánh sáng, điều đó nói gì về các phép đo của chúng ta về khoảng cách đến vật thể quan sát xa nhất? Chúng ta có thể cho rằng tất cả các hiệu ứng trọng lực trong suốt 15 tỷ năm ánh sáng thậm chí tự chúng xuất hiện không? Hay là khoảng cách thực tế trên vũ trụ có thể quan sát được với các biến thể không thể biết được do hiệu ứng trọng lực?

Như Walter nói, trọng lực không bẻ cong ánh sáng. Ánh sáng đi dọc theo trắc địa null, một loại đường thẳng đặc biệt. Vì (affine) trắc địa không thay đổi hướng theo định nghĩa, quỹ đạo ánh sáng hình học là thẳng. Hơn nữa, tốc độ ánh sáng trong chân không là trong mọi khung quán tính, bất kể thời gian có cong hay không, mặc dù khung quán tính không thời gian cong chỉ có thể là cục bộ.$c$

Tuy nhiên, điều có thể thay đổi là tốc độ phối hợp của ánh sáng. Vì tọa độ chỉ là nhãn cho các sự kiện không thời gian, điều này đúng ngay cả trong không thời gian hoàn toàn bằng phẳng. Ví dụ: trong biểu đồ tọa độ Rindler, số liệu không thời gian phẳng của Minkowski có dạng trong đó g có đơn vị gia tốc. Vì ánh sáng truyền dọc theo dòng chữ null ( d s 2 = 0 ), tốc độ tọa độ của ánh sáng là d

$$\mathrm{d}s^2 = -\frac{g^2x^2}{c^2}\,\mathrm{d}t^2 + \underbrace{\mathrm{d}x^2 + \mathrm{d}y^2 + \mathrm{d}z^2}_{\mathrm{d}S^2_\text{Euclid}}\text{,}$$ $g$$\mathrm{d}s^2 = 0$ phụ thuộc vào vị trí và thậm chí có thể là0, vì có một chân trời sự kiện rõ ràng. Một người quan sát đứng yên trong tọa độ Rindler thực sự có gia tốcgthích hợp, do đó biểu đồ Rindler về không thời gian phẳng là một dạng tương tự tự nhiên của "trường hấp dẫn đồng nhất". $$\frac{\mathrm{d}S}{\mathrm{d}t} = \frac{|gx|}{c}\text{,}$$ $0$$g$

Nếu trọng lực bẻ cong quá trình ánh sáng, thì điều này có nghĩa là trọng lực cản trở ánh sáng để nó chuyển động với tốc độ chậm hơn?

Không, nhưng những gì chúng ta có thể nói là đây. Đối với yếu, chậm thay đổi trường hấp dẫn, số liệu sau đây là thích hợp để mô tả không thời gian trong điều khoản của Newton tiềm năng hấp dẫn : d s 2 = - ( 1 + 2 $\Phi$

$$\mathrm{d}s^2 = -\left(1+2\frac{\Phi}{c^2}\right)c^2\,\mathrm{d}t^2 + \left(1-2\frac{\Phi}{c^2}\right)\,\mathrm{d}S^2\text{,}$$ $\mathrm{d}s^2 = 0$ $$\frac{\mathrm{d}S}{\mathrm{d}t} = c\sqrt{\frac{1+2\Phi/c^2}{1-2\Phi/c^2}}\text{,}$$ $$n = c \frac{\mathrm{d}t}{\mathrm{d}S} \approx 1 - 2\frac{\Phi}{c^2} + \mathcal{O}\left(\frac{\Phi^2}{c^4}\right)\text{.}$$

Nếu chúng ta nhớ rằng chúng ta đang xử lý chỉ tốc độ phối hợp của ánh sáng, thì đúng vậy, chúng ta có thể nói rằng trọng lực (đúng hơn là thế năng hấp dẫn) làm chậm lại ánh sáng. Một cách nghĩ khác về điều này là như vậy: nếu chúng ta giả vờ rằng chúng ta đang đối phó với không thời gian Minwkoski phẳng bình thường trong tọa độ quán tính thông thường, thì chúng ta cần một phương tiện có chỉ số khúc xạ ở trên để tái tạo quỹ đạo ánh sáng. Nhưng tất nhiên, theo nghĩa đen là không hợp pháp, vì (1) số liệu ảnh hưởng nhiều hơn đến sự lan truyền của ánh sáng và (2) cách giải thích như vậy sẽ không giải thích được dịch chuyển đỏ hấp dẫn.

Cách tiếp cận thứ hai tương tự về mặt đạo đức với những gì được mô tả trong câu trả lời của Walter, vì nó phụ thuộc vào so sánh giả thuyết với không thời gian phẳng. Sự khác biệt là bằng cách hạn chế chúng ta nói về những gì xảy ra ở xa các cơ quan hấp dẫn, Walter có thể vượt qua vấn đề dịch chuyển đỏ hấp dẫn, nhưng sau đó không thể đưa ra bất kỳ chỉ số khúc xạ cục bộ nào (về mặt tích cực, cách tiếp cận của anh ta không bị giới hạn ở mức độ yếu, từ từ- thay đổi trọng lực).

Và nếu trọng lực ảnh hưởng đến tốc độ ánh sáng, điều đó nói gì về các phép đo của chúng ta về khoảng cách đến vật thể quan sát xa nhất? Chúng ta có thể cho rằng tất cả các hiệu ứng trọng lực trong suốt 15 tỷ năm ánh sáng thậm chí tự chúng xuất hiện không?

Các mô hình vũ trụ học của chúng ta giả định rằng vũ trụ ở quy mô lớn đồng nhất và đẳng hướng, một giả định được hỗ trợ bởi các quan sát về các phần của nó mà chúng ta có thể thấy. Trong một vũ trụ đồng nhất và đẳng hướng, khá dễ dàng để giải thích cách ánh sáng hành xử khi đi qua nó. Vì vậy, không, chúng ta không cần phải giả sử rằng trọng lực ảnh hưởng ngay cả bản thân chúng - ngược lại, chúng ta sử dụng các hiệu ứng hấp dẫn như vậy đối với ánh sáng để phù hợp với các thông số của các mô hình của chúng ta.

Trọng lực không ảnh hưởng đến tốc độ ánh sáng. Nó ảnh hưởng đến hình học không-thời gian và do đó các đường đi của ánh sáng. Tuy nhiên, điều này có thể có một hiệu ứng tương tự.

$S$$M$$O$$M$$M$$O$$S$$S$$M$$O$$M$$O$

Tất nhiên, ánh sáng không bao giờ bị bẻ cong mà luôn đi theo một con đường thẳng. Cái bị bẻ cong là không-thời gian so với thời gian không gian Euclide trong trường hợp không có khối lượng biến dạng (xem: trắc địa ). Sự biến dạng trong kết cấu không gian thời gian này được gọi là thấu kính hấp dẫn .

Đây là một điều khó khăn, đặc biệt là khi tôi không quen đưa ra lời giải thích bằng các thuật ngữ phi kỹ thuật.

Bắt đầu từ đầu:

Có điều kiện là có. Trong không gian trống rỗng nhất có thể - không phải giữa các ngôi sao, không phải giữa các thiên hà, không phải giữa các gia đình thiên hà, v.v ... trong không gian rất trống trải giữa các cụm thiên hà, đó là nơi nhanh nhất, ở đó trọng lực là yếu nhất của nó.

Nếu bạn có thời gian để làm như vậy, và một lỗ đen mục tiêu rõ ràng đẹp đẽ và bắn tia laser màu xanh vào chân trời sự kiện ở một bên (giả sử nó truyền toàn bộ tác phẩm của Shakespeare, tiếp theo là phần còn lại của dự án Gutenberg) - trong một cách mà nó lướt qua tất cả các vòng và sau đó thoát ra theo hướng của bạn, giống như một khẩu súng cao su của mặt trăng quỹ đạo đầu tiên của mặt trăng đã làm, chuyện gì sẽ xảy ra? Màu sắc sẽ thay đổi?

Chùm tia càng đến gần chân trời sự kiện thì không gian càng bị kéo dài - hãy nghĩ về nó theo cách đó, sau đó ánh sáng phải đi xa hơn, và cùng một vòng quanh lỗ đen - càng gần chân trời sự kiện càng sâu vào giếng , không gian càng được kéo dài và ánh sáng mất nhiều thời gian hơn để đi xung quanh. Theo quan điểm của bạn, lỗ đen cách X một khoảng cách, đường đi của ánh sáng là Y theo chiều dài rõ ràng. Sử dụng quy tắc trượt tiện dụng của bạn, bạn tính toán Taming của chuột chù sẽ đến vào thời điểm Z.

Nó không bật lên đúng giờ. Tại sao? Hãy nhớ rằng ánh sáng phải đi một con đường rất dài vì mật độ trường trọng lực làm cho cuộc hành trình dài hơn. Khi cuối cùng nó bật lên màu gì? Vẫn là màu xanh - điều này không phụ thuộc vào việc lỗ đen đang di chuyển ra xa hay gần hơn - không có sự thay đổi màu đỏ hoặc màu xanh. (Tôi hơi bất cẩn ở đây vì bước sóng sẽ chuyển một lượng phút sang màu đỏ - nó thực hiện điều này khi nó di chuyển, nó càng di chuyển nhiều hơn, một phần từ các va chạm với các nguyên tử nổi tự do hấp thụ sau đó phát ra tần số thấp hơn, ví dụ như tiếng nổ lớn (Rất nóng) - ánh sáng từ bước sóng này thực sự rất dài, (màu đỏ chuyển sang cực trị) nhưng không gian đang mở rộng đáng nhớ. Để đặt nó trong một tóm tắt, entropy không thể đảo ngược.

Điều kỳ lạ là khoảng cách ánh sáng truyền từ quan điểm của người quan sát bắn tia laser, anh ta sẽ ngoại suy rằng sóng ánh sáng có chứa The Shrew, vì chúng đến quá muộn không chỉ chậm lại mà còn xích lại gần nhau hơn (màu xanh thay đổi) - nhưng khi nó quay trở lại với người quan sát, nó chỉ có màu giống như trước đây. (Không gian kéo dài rõ ràng, điều đó sẽ giải thích điều này phải không?)

Để nói rằng trọng lực làm chậm ánh sáng cũng giống như nói một ấm đun nước đã xem không bao giờ sôi, nó có một loại sự thật đối với nó từ một quan điểm cụ thể - một quan điểm nhận thức.

Nhìn vào toàn bộ vũ trụ, có những điểm nóng và điểm lạnh có thể nhìn thấy, những nơi có ngày càng ít vật chất - điều này có thể được quan sát. Rắc rối chúng ta gặp phải lúc này là với vật chất tối và năng lượng tối.

Chúng tôi bắt đầu với những quan sát trong hệ mặt trời của chính chúng ta. Các đối tượng xa được đo tương đối với nhau. Một số lượng lớn các quan sát được tạo thành từ nhiều vật thể, độ sáng của chúng, độ sáng tổng hợp của chúng, sự thay đổi màu đỏ hoặc màu xanh của chúng - và điều thú vị là sự thay đổi của chúng trong sự dịch chuyển Doppler. Nhiều loại sao khác nhau, các sao xung, các sao phát ra bức xạ cứng, các ngôi sao cùng quỹ đạo thuộc mọi loại, các đĩa bồi tụ ở trung tâm các thiên hà và nhiệt độ của chúng, Sự tích lũy dữ liệu này từ Copernicus, hoặc ít nhất là từ thời Phục hưng được kết hợp với nhau, điều chỉnh theo cách tính đến sự thay đổi mô hình thay đổi thế giới như thuyết tương đối và những tiến bộ to lớn trong việc giải quyết các quan sát của chúng ta về vũ trụ, từ các nền tảng trên đất liền và không gian (chúng tôi nghĩ!