紅移時頻率降,波長增,光子能量下降!請問這些能量去哪了?

2020-12-25 星辰大海路上的種花家

都卜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!

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    ,就如同把光都擠到「車站」去了,能量就高了。 圖:宇宙膨脹,波長變長,紅移 回答到這裡,估計你能理解了,但是實際這題只回答了一半,如果要深入的講,還有一半很難回答
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    例如我們生活的地球上的主要能量來自於太陽光,而太陽光的產生是太陽核心核聚變通過每秒鐘消耗400萬噸的質量釋放的能量,這些能量通過光子的形式一部分達到地球,為我們提供了生存所必須的光和熱。除了太陽能,我們的生活也離不開化學能,這是我們人類生產生活的主力能源,但不管能量怎樣產生和被消耗,能量在傳遞的過程中都是守恆的。
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    而大學物理教材《光學》裡面有相同的表述,認為光的顏色由光的波長決定,不同波長的光引起人的不同顏色視覺反映。二、光的顏色由波長決定存在的突出問題       我們知道,光在不同介質中的傳播速度是不同的,頻率卻不變,因此,光在不同介質中波長不一樣,如果光的顏色僅由波長決定,那麼,很容易得出一個結論:同一種頻率的光,在不同介質中的顏色是不一樣的!
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    如果供大於求,貨物價格就會下降,從而提高有效需求,並抑制進一步的生產。無論上述哪一種情況,供求都會趨於平衡。同樣,如果在某個特定範圍內, 具有能量、 速度等的粒子過多或過少, 那麼,它們離開這個範圍的速度就會比進入這個範圍的速度大或小,直到實現平衡。當然,價格機制的運行方式並不總是與古典經濟學所預期的運行方式一致,但這一類比在這裡同樣適用。
  • 深度解析39.6光子能量床
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  • 光的速度那麼快,它的能量來自於哪裡?
    光沿著測地線運動不需要消耗能量,在引力場中,光通過紅移和藍移來釋放和轉化能量,但光速不變。 頻率是一個離散量,所以說光是具有量子特性,其能量是一份一份的。
  • 科普:光速那麼快,其能量來自哪裡呢?
    光沿著測地線運動不需要消耗能量,在引力場中,光通過紅移和藍移來釋放和轉化能量,但光速不變。首先,需要明白什麼是能量能量這個詞最初是從牛頓力學中研究做功的時候定義出來的。能量是在功的基礎之上,是對物體潛在的做功能力的一種評價。我們說光是有能量的,也就是說,光有能力讓物質在其力的作用下產生位移,其實驗證據就是光電效應實驗。光照射在鋅版上,能夠加速電子的運動,速度快到電子可以脫離鋅原子的電場束縛跑出來。光的能量大小用hν來計算,其中h是普朗克常數,ν是光的頻率。
  • 造物主解答:什麼是宇宙能量;什麼叫光子帶
    大宇宙雖然給到我們一定的幫助,但具體還是靠我們自身的努力,去爭取救度更多有善根的子孫後代,讓他們增加正能量,能跟大宇宙給到我們的這些高能量相融合,提升到一定的頻率。尤其是我們派下界的那些神聖仙佛(子孫後代),他們一定要覺醒,並且要完全地覺醒。只有他們也覺醒了,你們才有機會團結力量,你們才有把握,才有能力去跟妖魔鬼怪們抗衡。
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    雖然光沒有質量是正確的,但這一事實並不意味著光是純能量。光由稱為光子的基本量子對象組成,我們將其與其他基本量子對象(例如電子和中微子)一起列出。該列表上的每個對象都包含幾個不同的屬性,這些屬性確定對象的行為。質量和動能只是基本量子物體可以承載的幾個特性中的兩個。說光是「純能量」將意味著光僅攜帶能量的性質,而沒有其他性質,這是不正確的。
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    而光子被物體的原子吸收後,物體的內能就會增加,分子和原子的隨機運動會獲得額外的動能,這樣一來物體就被加熱了。同時原子在吸收了相應能量的光子後,基層電子會被激發到更高的能量狀態,甚至更高能量的光子也可以將中性原子電離為帶電粒子。
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    恆星發出的光芒可以傳播很遠,而人類通過天文望遠鏡觀測宇宙深處的天體存在,也正是依靠這些發光天體的光子輻射才能夠觀測到的,否則黑暗的宇宙,我們將看不到任何天體。曾經科學家認為恆星就是宇宙中最明亮的天體,可是在上個世紀60年代,美國天文學家艾倫·桑德奇用一臺5米口徑的光學望遠鏡找到了劍橋射電源第三星表上第48號天體(3C 48)的光學對應體。
  • 光電效應與光子|走進量子力學(3)
    一個光子能量的多少正比於光波的頻率大小, 頻率越高, 能量越高。當一個光子被原子吸收時,就有一個電子獲得足夠的能量從而從內軌道躍遷到外軌道,具有電子躍遷的原子就從基態變成了激發態。光子具有能量,也具有動量,更具有質量,按照質能方程,E=mc2=hν,求出m=hν/c2,光子由於無法靜止,所以它沒有靜止質量,這兒的質量是光子的相對論質量。
  • 光子對應於光,聲子對應於聲音嗎?
    大家都知道光子代表著光,無論是肉眼可見的光還是不可見的電磁波,光子就是電磁波的量子描述。物質時刻都在運動之中,所有物體通過其原子振動和電子運動對外釋放能量,它們以電磁波的形式表現出來,於是我們周圍的空間到處都充滿了看不見的電磁波和看得見的光,這些能量的每一份就是一個光子。那麼什麼是聲子?聲子與聲音有什麼關係?聲子可以像光子那樣在空氣中或太空中傳播嗎?