Vad Är Trött Light?

September 14

Den trötta ljus teorin syftar till att ge en alternativ förklaring till rödförskjutning ses i avlägsna galaxer, som konvention förklaras av universums expansion. Enligt denna teori, är den energi som bärs av fotoner av ljus på något sätt gradvis försvunnit när de färdas genom rymden, vilket resulterar i våglängds ökar, så att ljuset skiftas mot längre våglängd, mindre energisk, röda änden av skalan. Big Bang teorin om universum förklarar detta rödförskjutning som på grund av dopplereffekten. Den trötta ljus hypotes, däremot är kompatibel med stationära modeller av universum. Det kan hävdas att denna förklaring till rödförskjutning inte har heltäckande uteslutits men de allra flesta astronomer och kosmologer gynnar big bang teorin, eftersom den snyggt förklarar ett antal observationer som orsakar allvarliga problem för trötta modellen.

Teorin föreslogs först av Fritz Zwicky 1929, efter upptäckten att redshifts galaxer ökade med avståndet. Den process genom vilken ljusenergin skingras över stora avstånd är emellertid problematisk. Den mest uppenbara process - samspel av ljus med partiklar i rymden - var snabbt förkastades av Zwicky själv, eftersom detta skulle leda till spridning av ljuset, vilket i sin tur skulle göra bilder av avlägsna galaxer suddig eller oskarp. Observationer av avlägsna galaxer inte visa denna oskärpa. Zwicky gynnade en alternativ förklaring som involverar ljus varelse påverkas av gravitation, men denna idé förblir i huvudsak spekulativa.

Det finns ett antal andra problem med trötta ljusteorin, varav en avser den upplevda ljusstyrka galaxer. För två liknande galaxer på väldigt olika avstånd, i ett statiskt universum, den beräknade ytan ljusstyrka - baserad på mängden ljus galaxerna faktiskt avger dividerat områdena himlen de upptar då observeras från jorden - bör vara ungefär samma. Detta beror på den mängd ljus som når oss och området av galaxen - sett från jorden - minskar med avståndet i samma takt. Den observerade ytan ljusstyrka galaxer skulle minska med rödförskjutning; emellertid observationer visar en mycket större minskning i ljusstyrka än vad som kan förklaras av rödförskjutning ensam. Detta kan också förklaras av ett expanderande universum, där mer avlägsen galax är vikande i en snabbare takt. Tydligen är det inte en fast sak, och det är inte en avgörande punkt för argumentet.

Ett annat problem med den teorin är att det inte förklarar mönstret för ljusemission över tid visas genom supernova händelser. Den tid det tar för ljuset från en supernova att blekna, sett från jorden, ökar med avståndet till supernova. Detta är förenligt med ett expanderande universum, där tidsdilatation effekter på grund av speciella relativitets öka i takt med ökande avstånd och snabbare recession.

En av de starkaste bevisen för Big Bang-teorin är den kosmiska bakgrunds (CMB) strålning, upptäcktes 1956. Den trötta ljus teorin kan förklara denna bakgrundsstrålning som starlight som har förlorat energi över tiden till den punkt där det har varit redshifted ner till mikrovågsugn våglängd, men teorin förklarar inte det spektrum av strålning. I båda teorierna, antalet fotoner förblir densamma, men i den trötta ljus teorin de distribueras över samma volym utrymme, medan det i ett expanderande universum, har de fotoner spätts i en expanderande utrymme. Dessa kontrasterande scenarier leder till olika spektra för CMB. Den observerade CMB spektrumet är förenlig med Big Bang-teorin.

Bortsett från de viktigaste invändning beskrivs ovan, finns det ett antal andra problem för den icke-expanderande universum impliceras av trötta ljusteorin. Dessa inkluderar Olbers paradox, proportionerna av kemiska element ses i universum idag och rikliga bevis att universum har förändrats över tid. Supportrar har försökt ge svar - som överensstämmer med en trött modellen i någon form - till alla dessa invändningar, men de flesta forskare inom områdena astrofysik och kosmologi betrakta teorin tillhöra frans fysik.

  • Den trötta ljusteorin erbjuder en annorlunda syn på Big Bang-teorin på en aspekt av universum.