光子紅移損失的能量去哪兒了?

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光子紅移損失的能量去哪兒了?

多普勒頻移是整個無線電波段因發射源移動或者引力影響而產生的重要現象,我們可以根據頻移計算出遙遠的天體是遠離還是接近,甚至是恆星有沒有行星等都可以通過觀察紅移或者藍移後分析得出,但有一個問題似乎從來都沒有人考慮過,大家都很清楚高能射線比如X射線或者γ射線,在極度紅移之後將成為頻率降低波長加大的可見光甚至紅外波段等!頻率降低意味著能量降低,那麼這些能量哪裡去了呢?就直接消失在宇宙中了嗎?

這是一顆接近銀心黑洞時候產生的引力紅移現象,從遠距離的藍白色到最接近時橙黃色,引力的影響是非常明顯的,當然上圖只是事宜,而事實上約確實有如此過程!

一、引力紅移

引力不僅會改變光子的頻率,也會改變光子的傳播路徑,第一次被證明是在1919年5月29日發生的日全食,提前觀測到了本應躲在太陽後的恆星的光,因此證明光線經過大質量天體附近是會產生彎曲現象!

這是質量對周圍空間產生彎曲所致,光認為它走的仍然是直線,其實這個空間已經被附近大質量天體所影響!成為了時空中的一個“漩渦”!,因此從看起來光子經過的空間扭曲程度增加了,光子從這個空間經過時候所付出的代價是波長被引力勢能所拉伸,而這個拉伸程度與附近這個天體的質量成正比,假如這是一個黑洞的話,而光線剛好經過了黑洞視界,那麼很抱歉它可能就出不來了,因為光子攜帶的所有能量都將在黑洞出環繞視界公轉,不會有任何信息到達我們的觀測設備中!

當引力對光子做工是,波長就會變短,頻率增加,光子的能量是增加的!

二、速度紅移(比如宇宙膨脹紅移)

這個理解起來似乎要稍稍簡單一些,畢竟引力場是個看不見的空間彎曲度,但速度就只管多了,光源遠離就是波長被拉長,頻率降低,能量降低!反之則增加!

當光源遠離時,波長被拉長,光子的能量轉換成了空間整體勢能,而光源接近時則空間整體勢能表現在光子的頻率增加上!儘管這似乎有些比較難理解,但有一點是肯定的,光子的能量不會憑空消失,也不會憑空產生,它肯定有一個失去和獲得的途徑!而這個途徑在速度紅移上則是本身所依託的空間!


星辰大海路上的種花家


如果我們游泳🏊‍♀️,會對外做功;如果我們跑步🏃‍♀️,需要克服風的阻力,也會對外做功;如果我們從擁擠的人群中擠過,同樣也是需要花費力氣的。

如果有人問,我們做的功所產生的能量都到哪裡去了?你一定會感到很可笑。因為,顯而易見,我們耗費的能量轉移到了外部背景空間,即分別被轉移到了水、空氣和人群。

在自然界中,也是如此。沒有任何一個物體是獨立存在的,每一個物體都有一個存在的物理背景。

鳥🦜的背景空間是空氣,魚的🐟背景空間是水,人的背景空間則是人類社會。

那麼基本粒子和光子的物理背景是什麼呢?

由於普朗克常數h的被發現以及該常數的普遍存在,由於所有的粒子都具有波動性,說明粒子的物理背景是由不可再分的量子構成的。

又由於原子的體積是由電子的高速運動所形成的屏蔽效應產生的,所以物質僅只是粒子運動的封閉體系。

綜上所述,在我們的宇宙中,離散的量子構成空間,受到激發的量子成為光子,由高能量子組成的封閉體系就是物質。

因此,作為激發量子的光子是在量子空間傳播的。這就好比是光子在量子海中游泳,光子的能量會部分地耗散到量子空間,從而使光子的能量參量頻率降低,表現為光譜的紅移現象,這就是光的耗散紅移。


淡漠乾坤


答:在引力場中,光子紅移損失的能量,用於克服引力場的勢能。


單個光子的能量和光子頻率有關,光子能量公式為E=hν;光子從恆星表面發出,光子具備動質量,會受到恆星引力場的引力作用,導致光子的能量降低,由於真空中的光速是不變的,所以只能是光子的頻率降低,這種效應就是光子的紅移效應。

恆星引力對光子能量的影響不大,但是一些強引力場的天體,比如中子星、黑洞等等,這種效應就不能忽略了。


在物理學中,光的紅移主要有三種情況,一是引力場造成的紅移,二是狹義相對論效應造成的紅移,三是宇宙膨脹效應造成的紅移。

引力紅移

在引力紅移中,引力場對光子做功,那麼光子能量增加,波長變短,頻率增加;如果光子克服引力做功,那麼光子能量降低,波長邊長,頻率降低。

這時候,光子能量和引力場勢能相互交換;光子紅移的能量,轉化為了引力場中的勢能。


相對論紅移

相對論紅移和波動學中的多普勒效應是類似的,在不同參考系中光子頻率不同,光子本身的能量並沒有發生變化。


宇宙膨脹紅移

天文觀測表明,我們宇宙處於加速膨脹的過程中,目前的膨脹速度為67.80(km/s)/Mpc,於是在宇宙中傳播的光線,會因為空間膨脹導致波長變長,我們利用遙遠星系的紅移量,根據哈勃定律就可以估算出星系的大概距離。

在宇宙紅移中,光子傳播到了更廣闊的空間中,所以光子紅移損失的能量,轉化為了空間中光子的整體勢能。


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艾伯史密斯


光子並沒有紅移,而是光色紅移,光子本身速度沒有變,只是相對速度改變了,是選擇參照系的不同罷了,。光線紅移有兩種可能,一種是光源在相對我們運動,另一種是我們的眼睛產生的誤差,。我們的眼睛在接收光信號時,不是單一的與一個光子碰撞,人體組織,神經元細胞,是以分子結構組成的,在接收信息時,是由一個分子同時與許多光子相碰撞而得到的綜合信息,這就與光線密度有很大關係,光線密度大的,分子得到的綜合信息能量就大,神經意識就會對光感有向紫移的趨勢,密度小的,神經意識對光感就會向紅移,這就是為什麼看到早上或傍晚的太陽那麼紅,或者看到遙遠的恆星都紅移。


永動機45


很簡單啊!光子離開引力場,必須克服引力場做功,消耗了自身的能量,產生紅移,而增強了引力勢能;反之,光子進入引力場,引力場對光子做功,消耗了引力勢能來增加光子的能量,產生紫移。


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