👩🏻‍🏫 🧑🏻‍🤝‍🧑🏻 🗺️ एथन से पूछें: एक रेडशिफ्ट फोटॉन की ऊर्जा कहां जाती है? 👭 👿 ⚽️

इस सप्ताह हमारी श्रृंखला में "एथन से पूछें", क्रिश्चियन वृंद ने पहली नज़र में एक सवाल पूछने, जवाब पाने का अधिकार जीता, एक साधारण सवाल:

व्यक्तिगत फोटॉनों की ऊर्जा कहाँ जाती है जब वे सितारों के बीच वर्षों तक यात्रा करते हैं और जब एक बार में ब्रह्मांड का विस्तार होता है वे तारे से प्रेक्षक की दूरी को कैसे दूर करते हैं? जैसे-जैसे उनका तरंगदैर्ध्य बढ़ता जाता है, जिसका अर्थ है कि ऊर्जा कम होती जाती है।

आखिरकार, हम ऊर्जा के बारे में ठीक से जानते हैं - इसे न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है।

जलाऊ लकड़ी से, आप मान सकते हैं कि आप ऊर्जा बना रहे हैं। लेकिन बहुत अधिक सूक्ष्म कुछ हो रहा है:

• आणविक बंधन टूट जाते हैं और पुनर्निर्माण होते हैं, एक कम स्थिर विन्यास (लकड़ी और ऑक्सीजन) से अधिक स्थिर विन्यास (राख और भाप) में स्थानांतरित होते हैं, जो ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है।
• यदि आप जारी की गई ऊर्जा की मात्रा की गणना करते हैं, और प्रसिद्ध का उपयोग करते हैं

E = m c^{2}

$E = m c^2$

कभी-कभी ऐसा लगता है कि कुछ ऊर्जा खो रही है और मुआवजे के रूप में किसी भी तरह से ऊर्जा या द्रव्यमान का अधिग्रहण नहीं करता है। यह एक विस्तारित ब्रह्मांड को संदर्भित करता है। आइंस्टीन सामान्य सापेक्षता के आगमन के साथ दिखाई देने वाले नवाचारों में से एक अंतरिक्ष की परिवर्तनशीलता की अवधारणा थी, जो कि एक निश्चित समन्वय ग्रिड बनना बंद हो गया था, जिस पर बाकी सब स्थित है। ब्रह्माण्ड को अपने अंदर पदार्थ और ऊर्जा की मात्रा और स्थान के आधार पर झुकना चाहिए और ब्रह्मांड के कपड़े को विस्तार और अनुबंध करने का अधिकार है।

एक अप्रत्याशित मोड़ यह है कि किसी भी फोटॉन - प्रकाश का एक कण - इसकी तरंग दैर्ध्य द्वारा निर्धारित ऊर्जा है। और अगर यूनिवर्स का कपड़ा फैलता है (जैसा कि यह फैलता है) या अनुबंध करता है, तो इस प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, और इसलिए इसकी ऊर्जा भी बदल जाती है।

यह आपको परेशान करना चाहिए! आखिरकार, ब्रह्मांड में होने वाली सभी भौतिक प्रक्रियाओं में ऊर्जा का संरक्षण किया जाना चाहिए। क्या जीआर बिगड़ा ऊर्जा संरक्षण की संभावना प्रदान करता है?

एक भयावह जवाब: हाँ, शायद। जीटीआर पूरी तरह से और सटीक रूप से कई मात्रा निर्धारित करने का प्रबंधन करता है, लेकिन ऊर्जा उनमें से एक नहीं है। दूसरे शब्दों में, ऊर्जा संरक्षण आइंस्टीन के समीकरणों का पालन नहीं करता है। ऊर्जा को सामान्य सापेक्षता में बिल्कुल भी परिभाषित नहीं किया गया है! लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि हम उसके लिए एक परिभाषा नहीं दे सकते। इसका सिर्फ इतना मतलब है कि आपको सावधान रहने की जरूरत है।

एक अच्छा सादृश्य गैस होगा। यदि आप इसमें ऊर्जा (ऊष्मा) जोड़ते हैं तो क्या होता है? अंदर के अणु तेजी से चलना शुरू करते हैं, अर्थात्, उनकी गति बढ़ जाती है, और वे तेजी से फैलते हैं, जिससे एक बड़ी मात्रा होती है।

लेकिन क्या होता है अगर आप एक कंटेनर में संलग्न गैस को गर्म करते हैं?

अणु गर्म होते हैं, तेजी से बढ़ना शुरू करते हैं, फैलने की कोशिश करते हैं, लेकिन इस मामले में वे अक्सर कंटेनर की दीवारों में दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं और अतिरिक्त सकारात्मक दबाव बनाते हैं। कंटेनर की दीवारों का विस्तार होता है, और उस पर ऊर्जा बर्बाद होती है: अणु उन पर काम करते हैं!

यह एक विस्तारित ब्रह्मांड में हो रहा है के समान है। फोटॉनों में तरंग दैर्ध्य द्वारा निर्धारित ऊर्जा होती है, और ब्रह्मांड के विस्तार के साथ यह तरंग दैर्ध्य फैला है। फोटॉन, बेशक, ऊर्जा खो देते हैं, लेकिन एक ही समय में, ब्रह्मांड पर हर चीज के साथ काम किया जाता है जो अंदर से उस पर दबाव डालता है!

कड़े शब्दों में, GTR में यूनिवर्स के लिए ऊर्जा निर्धारित नहीं है। लेकिन अगर आप ब्रह्मांड के कपड़े को देखते हैं और इसे सिकोड़ते हैं, तो इसके अंदर फोटॉन का क्या होगा? एक सिकुड़ता ब्रह्मांड फोटॉन करेगा, जिससे उन्हें ऊर्जा प्राप्त होगी।

और कितनी ऊर्जा? ब्रह्मांड के विस्तार में वे जितना खो गए।

तो, हाँ, ईसाई, ब्रह्मांड के विस्तार के साथ, फोटॉन ऊर्जा खो देते हैं। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि ऊर्जा संरक्षित नहीं है। इसका मतलब है कि ऊर्जा काम के रूप में ब्रह्मांड के विस्तार में जाती है। और यदि ब्रह्मांड कभी अपना विस्तार बदलता है और सिकुड़ने लगता है, तो यह कार्य विपरीत दिशा में किया जाएगा, और अंदर फोटॉनों में जाएगा।

यह संभव है कि गुरुत्वाकर्षण के एक अधिक पूर्ण, क्वांटम सिद्धांत में, ऊर्जा की एक अधिक कठोर परिभाषा दिखाई देगी, और हम वास्तव में देख सकते हैं कि यह संग्रहीत है या नहीं। लेकिन एक की अनुपस्थिति में, हम केवल वही उपयोग कर सकते हैं जो हमारे पास उपलब्ध है, और हमारे पास पहले से ही ये उपकरण और परिभाषाएं हैं। हां, फोटॉन ऊर्जा खो देते हैं, लेकिन यह गायब नहीं होता है। खो जाने वाली ऊर्जा की मात्रा एक विस्तारित ब्रह्मांड में मौजूद है।

एथन से पूछें: एक रेडशिफ्ट फोटॉन की ऊर्जा कहां जाती है?

More articles: