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それが赤方偏移のとき、ライトのエネルギーはどうなりますか？それは複雑です

「関係するスケールの巨大さの感覚を持つことは難しいかもしれません…」サイエンスフォトライブラリ/アラミー 私たちのほとんどは、インフレについて心配することに関係することができます。私たちは皆、生活費と政治指導者がそれに対処するために何をしているのかを心配しています。時々、私たちは物理学に少し命名法の問題があることを思い出さなければなりません。なぜなら、インフレは私たちにとって完全に異なる何かを意味するからです。 宇宙インフレは、私たちの宇宙が最大のスケールでのように見える理由を説明するモデルです。このシナリオでは、時空は急速に拡張されましたが、わずかに1秒間拡大しました。これは、現在互いに接触する方法がない宇宙の一部が過去にそうだった可能性があることを意味します。 関係するスケールの巨大さの感覚を持つことは難しい場合があります。私たちの日常の感性をはるかに超えているこれらの距離を理解することさえ、どうして私たちは自信を持つことができるでしょうか？先月のコラムでは、距離を測定する方法を説明することで、この質問に取り組みました。しかし、質問には独自の種類のインフレがあります。この難問にさらに（良い！）質問に答えます。 そのコラムでは、宇宙距離を測定するための重要なツールの1つはRedshiftと呼ばれる現象であると説明しました。いくつかの波状の線が描かれた風船について考えてください。今、風船が爆破されていることを想像してください。波状は伸び、ピークと谷の長さが長くなります。これは、時空の長さを越えて移動するときに光に起こることです。光が伸び、波長が長くなります。 この光の伸びは、距離を測定するのに役立ちます。遠くのオブジェクトから見られる光の波長を計算し、それを実際に測定するものと比較します。 2つの違いは、私たちと私たちが見ているオブジェクトの間でどれだけの時空が拡大したかを教えてくれます。これにより、距離を推定できます。赤方偏移測定は、天文学的な観察と実験室の実験によって何度も検証されています。 しかし、質問が背景に潜んでいます。量子物理学の観点から見ると、光の波長は、光がどれだけのエネルギーを持っているかに対応しています。ぼやけて光があり、よりエネルギッシュになります。これは、光が赤く変動している場合、エネルギーの低い光に変わっていることを意味します。それに直面して、これは本当に面倒ではなく、宇宙論との会話における量子科学のクールな特徴です。 エネルギー節約は日常物理学のルールですが、宇宙のルールでさえ時々曲がったり壊れたりすることがあります 問題？私たちは物理学が他の物理学と一致することを好む。そして、日常の物理学の教義の1つは、エネルギーの保全、エネルギーを作成または破壊することはできないという考えであり、ただ変容しました。したがって、エネルギーの保存が赤シフトの光に当てはまると仮定した場合、これは疑問を招きます：光の失われたエネルギーはどうなりますか？鋭い読者が私にこの非常に質問をしました。 答えはおそらく驚くべきことです。省エネルギーの節約がルールですが、宇宙のルールでさえも曲がったり壊れたりすることがあります。宇宙距離の場合、支配原則はアルバート・アインシュタインの一般相対性理論の理論です。この概念は、曲率のある宇宙タイムのアイデアを導入することで最も有名ですが、時空が拡大することが可能であることを数学的に示すことができる理由もあります。 一般相対性理論のもう1つの特徴は、エネルギーが保存されていないことです。言い換えれば、光が赤方偏移でエネルギーを失うと、理論はこれが実際には重要ではないと述べています。エネルギーはどこかに行く必要はありません。それはただ消える可能性があります。 少なくとも、それはそれについて話す1つの方法です。あるいは、光のエネルギーだけでなく、重力に関連するエネルギーも説明する必要があります。長年にわたり、これらの2つの明らかに異なる状況について考える方法は、多くのトラブルを引き起こしてきました。どの説明がより合法であるかについては、真の意見の相違があります。それらを同じコインの2つの側面と見なす人もいます。 私の個人的な見解は、これがエネルギーとは何かに帰着するということです。エネルギーを定義するのは困難ですが、それが何であるか、粒子や星などの物質的なオブジェクトが原因であることをある程度感じることができます。しかし、「時空の曲率にはそれに関連するエネルギーがある」と言うと、事態は曖昧になります。エネルギーはどこにありますか？時空のどこでも？そのエネルギーのどれだけが特定の時点にありますか？等々。それは疑問のインフレです！ ですから、私はここでエネルギーの保存は有用な概念ではないと言う人々に同意する傾向があります。自信を持って言えることは、時空の曲率と物質に関連するエネルギーが互いに形成されるということです。時空の動きは、それがどこに行くことができるかを物質に伝え、物質の質量（これはエネルギーに相当します）は時空がどのように動くことができるかを伝えます。 チャンダの週 私が読んでいるもの ライリー・ブラック 地球が緑だったとき：植物、動物、そして進化の最大のロマンスは 美しい。 私が見ているもの 再視聴しています スタートレック：奇妙な新しい世界 最初から。 私が取り組んでいること Newathena X-Ray天文台が中性子星の内部について教えてくれることを考えています。 Chanda Prescod-Weinsteinは、ニューハンプシャー大学の物理学と天文学の准教授です。彼女は障害のあるコスモスの著者であり、今後の本「時空のエッジ：粒子、詩、宇宙の夢のブギー」 トピック：量子物理学/時空 #それが赤方偏移のときライトのエネルギーはどうなりますかそれは複雑です