Astronomie

Comment savons-nous que la lumière est décalée vers le rouge/le bleu et non la lumière d'origine d'une étoile/galaxie ?

Comment savons-nous que la lumière est décalée vers le rouge/le bleu et non la lumière d'origine d'une étoile/galaxie ?



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Si une étoile/galaxie se déplace vers nous, alors sa lumière est décalée vers le bleu, et si elle s'éloigne de nous, alors sa lumière est décalée vers le rouge. Comment savons-nous exactement que la couleur que nous voyons ne fait pas partie du carburant brûlé par l'étoile/la galaxie, mais est plutôt causée par l'effet Doppler ?


Si vous aviez un simple spectroscope à fente et que vous regardiez une lumière incandescente, vous verriez une traînée de lumière rouge à une extrémité et bleue à l'autre. C'est parce que le filament produit de la lumière en brillant en étant chauffé.

Si vous regardiez l'un de ces lampadaires à vapeur de sodium de couleur orange, au lieu d'une tache de couleur, vous verriez un groupe de lignes. Cette lumière est produite en ionisant le gaz.

Les lignes représentent des fréquences de lumière spécifiques provenant de la lampe. Vous pouvez ajouter une échelle horizontale et constater que les lignes représentent une fréquence spécifique dans le spectre lumineux.

Si le réverbère venait vers vous à une vitesse considérablement élevée, les lignes individuelles seraient décalées en fréquence vers le bleu, mais auraient toujours le même motif. Inversement, si la lumière s'éloignait de vous, vous verriez à nouveau le même motif de lignes lumineuses, mais leurs fréquences seraient décalées vers le rouge.

C'est ce qui est mesuré lorsque les spectres des étoiles et des galaxies sont mesurés : pas seulement à quoi ressemble la couleur, mais si les spectres de choses comme l'hydrogène, l'hélium et le fer sont décalés en fréquence vers le rouge ou le bleu.

Ce sont donc les motifs de lignes spécifiques produits par ces éléments lorsqu'ils sont ionisés dans les étoiles qui nous aident à les identifier. Comparer les fréquences lumineuses des éléments ionisés localement aux fréquences provenant d'étoiles lointaines qui nous disent si les étoiles elles-mêmes s'approchent ou s'éloignent.


Spectroscopie

Il y a un vieil adage qui dit : « Une image vaut mille mots ». Pour les astronomes, si une image vaut mille mots, alors un spectre vaut mille images.

Tout un spectre est un étalement de la lumière d'un objet. Ceux-ci peuvent être émis directement à partir d'un objet (comme une étoile), réfléchis par un objet (comme la lune) ou transmis à travers un objet (comme une étoile à travers un nuage de gaz ou à travers une atmosphère).

Il s'agit de la pochette originale de l'album "Dark Side of the Moon" de Pink Floyd.

L'une des façons les plus simples de voir un spectre consiste à projeter une lumière à travers un prisme. De nombreux premiers physiciens l'ont fait, y compris Isaac Newton. L'effet a atteint un nouveau niveau de notoriété lorsque Pink Floyd a sorti son album "Dark Side of the Moon", dont la pochette est montrée à droite. Parce que différentes longueurs d'onde (couleurs) de la lumière ralentiront de différentes quantités, un prisme agit pour étaler les couleurs.

C'est le domaine de la spectroscopie - il suffit de séparer la lumière en ses couleurs individuelles (où "couleur" inclut toutes les longueurs d'onde, telles que les rayons gamma, les rayons X, les ultraviolets, le visible, l'infrarouge, les micro-ondes et la radio).

Qu'est-ce que la couleur ?

La dernière fois que j'étais dans une quincaillerie, ils avaient une section de peinture qui avait une offre apparemment infinie de couleurs subtilement différentes. D'un "rouge palpitant" à un "nouveau lilas", je pense que la société de peinture a dû embaucher quelqu'un pour s'asseoir toute la journée en pensant à de nouveaux adjectifs pour décrire la dernière couleur en mélangeant une partie supplémentaire de blanc au vert mousse océanique. La raison pour laquelle j'en parle est que dans notre vie de tous les jours, la "couleur" est très subjective. Ce qui peut être "red" pour moi est "pointsetta" à quelqu'un d'autre, ou "red obsession" à un autre.

Les astronomes ne peuvent pas vraiment faire cela. Ils ne peuvent pas dire qu'une étoile est "bleu résonnant" tandis qu'une autre est "la baie de Jamaïque" et qu'une troisième est "danube". Nous avons besoin d'un moyen de quantifier ce qu'est réellement la "couleur". Pour ce faire, nous mesurons la quantité de lumière émise/réfléchie/transmise à travers un filtre d'une couleur et la comparons à la quantité de lumière reçue à travers un filtre d'une autre couleur. Ce processus est décrit ci-dessous.

Filtres à large bande

Un "filtre" est un domaine de l'astronomie où l'utilisation vernaculaire est similaire à celle scientifique. Un filtre est un appareil qui filtre la plupart des couleurs de lumière et ne laisse passer qu'une plage limitée. Par exemple, si vous regardez à travers un vitrail rouge, ce verre rouge est un filtre rouge. Il absorbe toutes les longueurs d'onde de la lumière à l'exception des rouges et ne laisse donc passer que les rouges jusqu'à votre œil.

Les filtres utilisés par les astronomes sont généralement plus précis qu'un vitrail rouge (et beaucoup plus chers par conséquent). Ils sont conçus et testés pour ne laisser passer que des plages de lumière très précises. Pour cette raison, les astronomes utilisent des ensembles de filtres standardisés et lorsque nous citons des couleurs, elles correspondent toujours à un ensemble de filtres spécifique.

Le plus courant est le système Johnson qui se compose d'un ensemble de filtres ultraviolets (U), bleus (B), "visibles" (V, vert), rouges (R) et infrarouges (I). Ces filtres sont utilisés principalement parce qu'ils sont à bande assez large, ont été créés au début de l'astronomie, et donc presque tous les premiers catalogues et données sont dans ce système de filtre.

Pour dériver une couleur précise et quantifiable, les astronomes mesurent la quantité de lumière à travers un filtre, puis la quantité de lumière à travers un autre. Ils les soustraient ensuite. Habituellement, la couleur la plus bleue est soustraite de la couleur la plus rouge, comme B-V ou alors B-R. De cette manière, un nombre négatif signifie que l'objet est plus bleu, tandis qu'un nombre positif indique que l'objet est plus rouge.

Une spectroscopie très grossière est effectuée de cette manière. Lorsque vous approchez du niveau où vous examinez les couleurs au niveau de quelques Ångström, une spectroscopie "réelle" a lieu.

Analyse des couleurs haute résolution - Spectroscopie

La spectroscopie "réelle" est l'étude à haute résolution de la couleur - en examinant spécifiquement les longueurs d'onde de la lumière émises ou absorbées par un objet étudié. "Real" est placé entre guillemets car la définition réelle de la spectroscopie s'apparente davantage à l'étude de la lumière lorsque la matière interagit avec ou émet de la lumière. Cela ne fait pas référence à une résolution spécifique, mais je préfère penser que la section ci-dessus sur les filtres larges n'est pas une spectroscopie classique.

Quand on diffuse la lumière d'un objet comme le soleil dans ses couleurs composantes de manière à pouvoir résoudre les différentes longueurs d'onde au niveau de peut-être 10 s de ou mieux, on peut commencer à observer que ce n'est pas un continuum lisse. de couleur. Au contraire, il y aura des zones très étroites où la couleur manque. Ces couleurs manquantes (appelées « lignes ») sont causées par des atomes ou des molécules individuels qui les absorbent, les retirant du spectre. C'est ce qu'on appelle un spectre d'absorption et est illustré dans la section suivante pour l'hydrogène.

Dans un cas différent, disons que l'on regarde un réverbère au sodium (ces lumières jaunes qui font mal aux yeux et que l'on trouve généralement dans les parkings) et diffuse la lumière à partir de cela. Dans ce cas, au lieu d'un spectre de couleur lisse avec quelques lignes manquantes, il n'y aura pas de spectre de fond, mais il y aura quelques lignes de couleur très étroites, la plus brillante étant dans le jaune. C'est un Spectre d'émission et est causée par une collection chaude d'un ou plusieurs atomes ou molécules "excités" (énergétiques). Un exemple de ceci est illustré dans la section suivante pour l'hydrogène.

L'une des principales utilités des spectres est qu'ils permettent aux scientifiques de déterminer de quoi sont faits les objets. Nous pouvons mener des expériences et savoir exactement à quelles longueurs d'onde de lumière différents atomes et molécules vont absorber ou émettre. Nous pouvons ensuite prendre des spectres d'un objet, analyser quelles sont les longueurs d'onde manquantes (dans le cas d'une absorption) ou présentes (dans le cas d'une émission) et ensuite les adapter à notre bibliothèque de spectres connue.

C'est ainsi que nous savons de quoi est faite l'atmosphère de Jupiter. C'est ainsi que nous savons ce qui sort des volcans d'Io. C'est ainsi que nous savons de quoi sont faites les nébuleuses. C'est ainsi que nous pouvons dire quel est le rapport des éléments dans une étoile dans une galaxie lointaine. Et dans une autre utilisation, c'est ainsi que nous pouvons dire à quelle vitesse les objets se rapprochent ou s'éloignent de nous (discuté ci-dessous dans la section "Doppler Shift").

Un exemple : l'hydrogène

L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'Univers. Comment savons nous? Parce que partout où nous regardons, nous le voyons. Comment le voyons-nous ? De son spectre :

Cette figure illustre le spectre visible de l'hydrogène. Le haut indique un spectre d'absorption car l'hydrogène a absorbé des couleurs hors du spectre de fond. Le bas indique un spectre d'émission car l'hydrogène brille pour produire les couleurs. Les quatre lignes d'hydrogène visibles sont spécifiquement à 410,2, 434,1, 486,1 et 656,3 nm (multipliez par 10 pour obtenir ). Figurine créée par Stuart Robbins.

L'illustration ci-dessus est un spectre d'hydrogène classique (à la fois en absorption et en émission). Ces quatre lignes de longueur d'onde visible sont également connues sous le nom de série Balmer. Ils sont créés lorsqu'un électron passe d'un troisième, quatrième, cinquième ou sixième état énergétique au deuxième. Le changement de niveau d'énergie lors du passage d'un état haut à un état bas libère une quantité précise d'énergie qui correspond aux longueurs d'onde de la lumière indiquées ci-dessus.

Si l'on observe ces quatre raies précises dans un spectre, on peut alors conclure à la présence d'hydrogène.

Notez qu'il existe d'autres raies d'hydrogène, mais elles ne sont pas visibles à l'œil humain. Les raies créées lorsqu'un électron passe d'une orbitale élevée au troisième état sont appelées la série de Paschen et sont à des longueurs d'onde infrarouges. Les raies créées lorsqu'un électron passe d'une orbitale élevée au premier état (ou "fond") sont appelées séries de Lyman et sont à des longueurs d'onde ultraviolettes.

Un exemple : décalage Doppler

Redshift : Disons maintenant que vous observez ce que vous pensez être un spectre d'hydrogène - vous avez les quatre raies qui sont espacées raisonnablement près de ce qu'elles devraient être - mais elles se produisent aux mauvaises longueurs d'onde. Dans l'illustration ci-dessous, ils sont décalés de 100 nm vers l'extrémité rouge, ou redshift.

Cette figure illustre le spectre visible de l'hydrogène dont la raie à 656,3 nm a été décalée vers le rouge de 25 nm. Figurine créée par Stuart Robbins.

Ce phénomène se produit lorsqu'un objet s'éloigne de la Terre (ou d'un observateur arbitraire). La vitesse de l'objet peut être déterminée par l'équation

où &lambda est la longueur d'onde observée de la lumière, &lambda 0 est la longueur d'onde d'origine, c est la vitesse de la lumière et v est la vitesse de l'objet. Dans l'exemple ci-dessus, avec la ligne "quotée" de l'hydrogène décalée de 25 nm, l'objet qui l'absorbe devrait s'éloigner de nous à environ 11 430 000 mètres par seconde (environ 3,8 % de la vitesse de la lumière).

Vous pouvez également noter que ce changement est dépendant de la longueur d'onde. Alors que la vitesse de 11 430 km/s décale la ligne rouge de 25 nm, elle ne décale que la ligne cyan de 18,5 nm, le bleu foncé de 16,5 nm et le violet de 15,6 nm.

C'est pourquoi la spectroscopie à haute résolution est importante - pour détecter des vitesses qui sont, disons, 50 km/sec (comme la plus massive des exoplanètes observées), il faut pouvoir mesurer des spectres au niveau de 0,1 ou mieux (0,01 nm). Jupiter déplace notre étoile de seulement 13 m/s sur une période de 12 ans. Dans la raie de l'hydrogène à 656,3 nm, il s'agit d'un décalage de seulement 0,00028 Å.

Décalage vers le bleu: Cependant, en détectant les exoplanètes, le décalage peut être multiplié par un facteur de 2 : lorsque la planète fait éloigner l'étoile de nous et que sa lumière est décalée vers le rouge, au milieu de son année, la planète fera maintenant bouger l'étoile vers nous, faisant que sa lumière soit blueshifté du même montant.

Un décalage vers le bleu est causé par le même effet que le décalage vers le rouge, au contraire - lorsqu'un objet se déplace vers nous plutôt que de s'éloigner de nous. Dans l'équation ci-dessus, la vitesse serait maintenant négative (puisque la distance diminue) et donc la longueur d'onde observée est moindre.

Bleu et Redshift : Supposons maintenant que vous observiez le spectre suivant :

Cette figure illustre le spectre visible de l'hydrogène dont la raie à 656,3 nm s'est décalée vers le rouge ET s'est décalée vers le bleu de 25 nm. Figurine créée par Stuart Robbins.

Ce spectre n'est encore que de l'hydrogène. Cependant, les lignes ont été doublées - à la fois rouges et bleues décalées du même montant. C'est ainsi que nous pouvons dire qu'un objet est en rotation. Le côté qui se déplace vers nous a sa lumière décalée vers le bleu, tandis que les parties de l'objet qui s'éloignent de nous sont décalées vers le rouge. La lumière totale de l'objet aura donc toutes les lignes doublées (au moins) et nous pourrons discerner sa vitesse de rotation. C'est une façon de mesurer la vitesse à laquelle les autres étoiles tournent.

C'est aussi l'un des principaux moyens de mesurer les taux de rotation des galaxies. Étant donné que les galaxies ne tournent pas visiblement à l'échelle de temps d'une vie humaine, nous ne pouvons effectivement utiliser que la spectroscopie et l'effet Doppler pour déterminer à quelle vitesse elles tournent. En particulier, les taux de rotation des galaxies spirales ont été l'un des premiers indicateurs de l'existence de la "matière noire" - un matériau qui semble n'interagir que gravitationnellement avec la matière lumineuse mais n'émet aucune lumière observable, ni ne fait changer la lumière des autres objets lorsqu'ils interagissent avec elle .


Comment savons-nous que la lumière est décalée vers le rouge/le bleu et non la lumière d'origine d'une étoile/galaxie ? - Astronomie

Prof. L. Sparke ASTRONOMIE 103 Automne 2000-2001

Révision pour l'examen de 12 semaines (16 novembre en classe)

Ch 5: Les lois de Kirchhoff structure des atomes et relation avec les raies spectrales

Effet Doppler (5-6 jusqu'à la fin du canal 5).

Ch. 18 : Le Soleil. Taille, masse, température, comment le savons-nous ? Photosphère : convection, grains de taches solaires, champ magnétique. Atmosphère : chromosphère, couronne, vent solaire. Production d'énergie : combustion d'hydrogène. Neutrinos solaires, oscillations solaires. Non : 18-5 le cycle des taches solaires, effet Zeeman.

Ch 19 : Distances de parallaxe des étoiles. Luminosité et luminosité apparentes : case 19-2. Pas 19-3 ou le système de magnitude. Spectres des classes O B A F G K M. Température et classe spectrale. Diagramme RH. Des masses d'étoiles. Pourquoi n'y a-t-il pas d'étoiles à 0,01 M ? Pourquoi n'y a-t-il pas d'étoiles de 100 M ? Non : 19-10 et 19-11 binaires proches et binaires à éclipse.

Ch. 20 : Gaz interstellaire. Que sont les régions HII et comment les observons-nous ? Où est le gaz dense ? Où dans une galaxie les étoiles se forment-elles ? Pourquoi là-bas? Poussière, nébuleuse par réflexion. Lignes d'absorption du gaz interstellaire. Comment se forment les étoiles : protoétoiles avec disques, étoiles T Tauri. Où les protostars trouvent-elles l'énergie pour briller ? Que se passe-t-il dans le noyau lorsqu'ils atteignent la séquence principale de l'âge zéro ?

Ch 21 Après la séquence principale : stade de géante rouge (H brûle dans la coquille) flash d'hélium, combustion d'hélium, branche horizontale et amas d'étoiles rouges Raconter l'âge d'un amas d'étoiles : combien de temps les étoiles de masses différentes restent-elles sur la séquence principale ? Étoiles pulsantes : Céphéides et étoiles RR Lyrae. Relation période-luminosité. Étoiles binaires et transfert de masse.

Ch. 25 Découverte de notre propre galaxie. Forme et taille du disque de la Voie lactée, renflement, halo, amas globulaires. Bras en spirale. Rotation de la Voie Lactée, mesurant sa masse. Matière noire : qu'est-ce que c'est ?

Formules : celles-ci seront données à l'examen. Vous n'avez pas besoin de les mémoriser, mais assurez-vous de les comprendre.

a3 (en UA) = P2 (en années) pour les planètes tournant autour du soleil

E =h n = hc/ l F (énergie, en watts par mètre carré) = s T 4

1 nanomètre (nm) = 10 -9 mètres Périmètre du cercle = 2 p r zone = p r 2

: formule Doppler L = 4 p R 2 s T 4

Luminosité apparente rayon Schwarzschild

Parallaxe : p(arcsec) = [ AU = 150 millions de km

1. On trouve un objet qui a une luminosité 400 fois supérieure à celle du Soleil (c'est-à-dire 400 L ) et une température 2 fois supérieure à celle du Soleil. Son rayon est

A. 1/5 de celui du Soleil D. 5 fois celle du Soleil

B. 1/2 de celui du Soleil E. 25 fois celle du Soleil

C. 2 fois celle du Soleil

2. Quand une étoile n'a plus d'hydrogène dans son noyau

A. il n'a plus de source d'énergie : il devient une naine blanche

B. son noyau d'hélium se contracte, provoquant le rétrécissement de l'étoile

C. son noyau d'hélium se contracte, ce qui fait que le reste de l'étoile s'étend et devient une géante rouge

D. le flash d'hélium se produit, agrandissant le reste de l'étoile et formant une géante rouge

3. Un astronome observant le spectre du Soleil sur l'équateur solaire constate que la raie spectrale Balmer H b ( l = 486 nm) est décalée vers le bleu de 0,0033 nm lorsqu'elle est mesurée à un bord du disque solaire par rapport à la même raie au centre du disque du Soleil, et est décalé vers le rouge du même montant sur l'équateur de l'autre côté du disque du Soleil. Si ce décalage Doppler est dû à la rotation du Soleil (essayez de dessiner un diagramme), alors la vitesse de rotation du Soleil à son équateur est

A. 4 km/s B. 2 km/s C. 1 km/s D. 0,5 km/s

4. L'isotope 15 N a un numéro atomique de 7. Le noyau de cet isotope contient

A. 7 neutrons et 8 protons C. 7 protons et 15 neutrons

B. 7 protons et 8 neutrons D. 7 neutrons et 15 protons

5. Un atome d'hydrogène ionisé est simplement

A. un proton B. un neutron C. un noyau d'hélium D. un électron

6. Un astronome mesure le spectre d'une étoile et trouve une raie spectrale à une longueur d'onde de 499 nm. En laboratoire, cette raie spectrale apparaît à 500 nm. Selon l'effet Doppler, l'objet

A. s'éloigne de la Terre à 499/500 la vitesse de la lumière

B. s'éloigne de la Terre à 1/500 de la vitesse de la lumière

C. se dirige vers la Terre à 1/500 de la vitesse de la lumière

D. se dirige vers la Terre à 499/500 la vitesse de la lumière

7. Les centres des cellules granuleuses à la surface du Soleil sont plus brillants que les bords des cellules car

A. les centres sont composés de gaz différents des bords

B. les centres sont plus chauds que les bords

C. les centres sont plus denses que les bords

D. les centres sont plus froids que les bords

8. Qu'est-ce qui cause la couleur rouge caractéristique d'une nébuleuse en émission ?

A. électrons passant de n=2 à n=1 dans les atomes d'hydrogène

B. rayonnement thermique (corps noir)

C. électrons passant de n=3 à n=2 dans les atomes d'hydrogène

D. diffusion de la lumière des étoiles par les grains de poussière dans la nébuleuse

9. Que vous attendriez-vous à trouver dans la population d'étoiles d'un amas globulaire ?

A. beaucoup de géantes rouges, de naines blanches et d'étoiles rouges sombres, mais pas de poussière ni de gaz

B. étoiles le long de toute la séquence principale du bleu vif au rouge sombre, sans étoiles géantes rouges brillantes mais

des quantités importantes de poussière et de gaz

C.principalement des étoiles naines blanches et les étages nébulaires planétaires des étoiles mourantes, mais pas d'étoiles rouges pâles, rouges

géants ou étoiles bleu vif

D. principalement des géantes bleues et des supergéantes, avec quelques étoiles géantes rouges, des naines blanches et des étoiles rouges sombres


Causes

En termes astronomiques, la cause la plus courante de décalage rouge/bleu est de loin la vitesse relative d'un objet vers ou loin de la Terre. Dans ce cas, le décalage rouge/bleu est finalement dû à relativité restreinte (le mouvement des objets par rapport à un observateur dans l'espace-temps). Que ce soit dans notre propre galaxie ou ailleurs, la plupart des objets dans l'espace se rapprochent ou s'éloignent de nous. À l'échelle cosmique, l'expansion de l'univers signifie que presque tout en dehors de notre propre superamas galactique s'éloigne de nous à grande vitesse - et plus il s'éloigne, plus il est reçu rapidement. La lumière et les autres rayonnements reçus d'objets très anciens, qui voyagent depuis des milliards d'années, seront également décalés vers le rouge, car ce rayonnement aura été affecté par l'expansion de l'espace au fil du temps, donc à une très grande échelle cosmique, le décalage vers le rouge est lié à il y a temps/âge/années et distance, aussi bien que rapidité - connue sous le nom de loi de Hubble. Que la vitesse soit due à l'expansion de l'espace ou au propre mouvement de l'objet dans l'espace, un décalage rouge/bleu en résultera.

L'autre cause connue du redshift est l'effet de la gravité extrême, connu sous le nom de "redshift gravitationnel". Dans ce cas, l'explication ultime est relativité générale (l'effet de la masse et de la gravité sur l'espace-temps). Par exemple, le rayonnement émis très près d'un objet massif tel qu'un trou noir, ou peut-être passant un objet très massif lors de son voyage vers nous, pourrait être décalé vers le rouge en raison de la gravité. (Théoriquement, cela pourrait également fonctionner dans l'autre sens - un observateur qui pourrait d'une manière ou d'une autre planer juste à proximité d'un trou noir pourrait voir d'autres objets comme décalés vers le bleu - mais en pratique, c'est une perspective que nous ne voyons jamais sur Terre.)

Historiquement, pendant un certain temps, cette "cause double" a conduit à une certaine confusion, car aux premiers jours de la radioastronomie, les astronomes ne savaient pas toujours s'ils voyaient un objet très éloigné/se déplaçant rapidement, ou un objet proche affecté par la gravité. . Cependant, de nos jours, les astronomes sont généralement très sûrs de ce qu'ils regardent.


Comment Redshift et Blueshift nous aident-ils à cartographier l'univers ?

Maintenant que vous comprenez le redshift et le blueshift, préparez-vous à des révélations époustouflantes que ces éléments simples peuvent fournir.

Les astronomes peuvent utiliser le redshift pour déterminer le mouvement de notre galaxie de la Voie lactée. Ceci est réalisé en mesurant le décalage Doppler dans la lumière entrante des galaxies proches et en comparant les résultats, en particulier les intervalles de temps, pour déterminer le décalage.

Ces informations révèlent comment d'autres galaxies, nébuleuses ou tout autre corps émetteur de lumière se déplacent, avec quelle magnitude et dans quelle direction.

S'étendant de la galaxie la plus proche, Andromède, aux galaxies les plus éloignées à « haut décalage vers le rouge », l'effet Doppler a ouvert la voie à d'innombrables observations avec des niveaux de précision extrêmement élevés.

Cela nous a également donné un aperçu de l'état d'origine de l'univers, il y a environ 13,7 milliards d'années, lorsque l'histoire cosmique a commencé avec le Big Bang.

L'univers n'a pas seulement été en expansion depuis cette époque, mais son expansion s'accélère également. Atteindre ces résultats a été un peu au-delà du simple effet Doppler . C'est, en fait, le résultat de l'expansion de l'espace-temps lui-même. Comme l'univers est généralement en expansion, l'observation du décalage vers le bleu à grande échelle est rare.


Si tu étais une lumière quittant une étoile et que tu étais capable de te retourner, que verrais-tu ?

Cette question a des implications pseudo-scientifiques car, comme vous le savez probablement, nous ne pouvons pas nous déplacer à la vitesse de la lumière.

Disons donc que nous nous déplaçons à 99,9999% de la vitesse de la lumière en s'éloignant du Soleil. Si nous regardons le Soleil, que voyons-nous ? Eh bien, tout d'abord, vous ne sembleriez probablement pas beaucoup parce que la lumière du Soleil serait décalée vers le rouge d'environ z=1400. C'est-à-dire que la lumière optique que nous voyons du Soleil (avec un pic à une longueur d'onde d'environ 500 nm, lumière verte) serait déplacée dans la partie submillimétrique/radio du spectre (à environ 0,7 mm). Ainsi, vous ne pourriez pas voir le Soleil (ou toute autre étoile) en regardant derrière vous.

Et si vous regardiez devant vous ? Eh bien, à ces vitesses, le fond micro-ondes cosmique serait décalé vers le bleu de la partie micro-ondes du spectre à la partie infrarouge du spectre. Vous commenceriez à voir une lueur rouge partout devant vous.

Et si vous voyagiez à la vitesse de la lumière? Eh bien, comme je l'ai dit, vous ne pouvez pas. "Mais et si vous pouviez ?". Vous ne pouvez pas. "Mais Et qu'est-ce qui se passerait si?". OK bien. Si vous étiez un photon voyageant à la vitesse de la lumière et regardiez derrière vous, que verriez-vous ? Les photons n'expérimentent probablement pas le temps. (Notez que tout cela est de la pseudo-science.) Si notre compréhension de la relativité est valable pour les cadres de référence se déplaçant à la vitesse de la lumière, alors un photon subit une contraction de longueur infinie. Il parcourt instantanément toute la longueur de l'Univers dans son propre cadre. Ainsi, vous n'avez jamais l'occasion de regarder derrière vous.


Réponses et réponses

FAQ : Que dit la relativité générale sur les vitesses relatives des objets éloignés les uns des autres ?

Rien. La relativité générale ne fournit pas un moyen défini de manière unique de mesurer la vitesse d'objets éloignés les uns des autres. Par exemple, il n'y a pas de valeur bien définie pour la vitesse d'une galaxie par rapport à une autre à des distances cosmologiques. Vous pouvez dire que c'est un grand nombre, mais il est tout aussi valable de dire qu'ils sont tous les deux au repos et que l'espace entre eux s'agrandit. Aucune des descriptions verbales n'est préférée à l'autre en GR. Seules les vitesses locales sont définies de manière unique dans GR, pas les vitesses globales.

La confusion sur ce point est à l'origine de bien d'autres problèmes de compréhension des RG :

Question : Comment des galaxies lointaines peuvent-elles s'éloigner de nous à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière ?

Réponse : Ils n'ont pas de vitesse bien définie par rapport à nous. La limite de vitesse relativiste de c est locale et non globale, précisément parce que la vitesse n'est pas globalement bien définie.

Question : Est-ce que le bord de l'univers observable se produit à l'endroit où la vitesse de Hubble par rapport à nous est égale à c, de sorte que le décalage vers le rouge approche l'infini ?

Réponse : Non, car cette vitesse n'est pas définie de manière unique. Pour une définition assez populaire de la vitesse (basée sur des distances mesurées par des règles au repos par rapport au flux de Hubble), nous pouvons en fait observer des galaxies qui s'éloignent de nous à >c, et qui se sont toujours éloignées de nous à >c .[Davis 2004]

Question : Une galaxie lointaine s'éloigne de nous à 99% de la vitesse de la lumière. Cela signifie qu'il a une énorme quantité d'énergie cinétique, ce qui équivaut à une énorme quantité de masse. Cela signifie-t-il que son attraction gravitationnelle vers notre propre galaxie est grandement améliorée ?

Réponse : Non, car nous pourrions tout aussi bien le décrire comme étant au repos par rapport à nous. De plus, la relativité générale ne décrit pas la gravité comme une force, elle la décrit comme une courbure de l'espace-temps.

Question : Comment appliquer une transformation de Lorentz en relativité générale ?

Réponse : La relativité générale n'a pas de transformations globales de Lorentz, et une façon de voir qu'elle ne peut pas les avoir est qu'une telle transformation impliquerait les vitesses relatives d'objets distants. De telles vitesses ne sont pas définies de manière unique.

Question : Dans quelle mesure un décalage vers le rouge cosmologique est-il cinématique et dans quelle mesure est-il gravitationnel ?

Réponse : La quantité de décalage vers le rouge cinématique dépend de la vitesse de la galaxie distante par rapport à nous. Cette vitesse n'est pas uniquement bien définie, vous pouvez donc dire que le décalage vers le rouge est 100 % cinématique, 100 % gravitationnel ou quelque chose entre les deux.

Davis et Lineweaver, Publications of the Astronomical Society of Australia, 21 (2004) 97, msowww.anu.edu.au/

Ce n'est pas parce que la lumière est ancienne que nous ne pouvons pas l'interpréter correctement.

Vous pourriez dire cela à propos de n'importe quel autre sujet en science. La cosmologie est en fait une science de haute précision de nos jours. Nous en savons plus sur la cosmologie que sur les extinctions récentes de nombreuses espèces de grenouilles ou sur la supraconductivité à haute température.

Cela n'a pas d'implications cosmologiques particulières. La cosmologie traite des échelles beaucoup plus grandes.

Auriez-vous une réponse à la question de savoir si les galaxies au bord de l'univers se déplaçant près de la vitesse de la lumière dans notre cadre de référence ont une masse relativiste qui produit une attraction gravitationnelle sur la lumière qui la ralentit ? Cela n'ajouterait-il pas à l'effet Doppler ? Et peut-être faire paraître le taux d'expansion plus élevé qu'il ne l'est réellement ?

Merci pour les premières idées, même si cela ne répond pas tout à fait à ma question.

Si j'entends bien, la réponse courte est que "nous ne savons pas" ?

Vanadium, je n'achète pas votre réponse, car nous parlons de l'interprétation d'un effet plutôt que de l'effet lui-même.

La lumière d'Andromède est décalée vers le bleu, oui. Mais il se pourrait que la lumière soit décalée vers le bleu en raison d'effets cinématiques, et également décalée vers le rouge en raison d'effets gravitationnels, et l'effet NET est un décalage vers le bleu.

La même chose pourrait être vraie pour d'autres systèmes stellaires/galaxies, mais le pourcentage d'influence des effets gravitationnels et cinématiques pourrait varier. C'est pourquoi j'ai demandé un %.

Je peux également donner plus de contexte, en termes d'où je veux en venir. Si tout le décalage vers le rouge peut être expliqué par la gravité, alors il n'y a aucune preuve que les galaxies s'éloignent de nous. L'élément clé de la preuve de la théorie du Big Bang cesse d'être un élément de preuve. Cela affaiblit la théorie, et c'est important.

Sur cette note, le rayonnement de fond cosmique n'est pas non plus un élément de preuve pour la théorie du Big Bang. Le CMB n'a été observé que dans notre système solaire, car c'est là que se trouvent nos instruments de mesure. Rien à dire, ça existe partout.

Toute avance sur quel % du redshift pourrait être due à la gravité. Serait-ce plus de 80%?

Désolé, j'aurais dû être plus clair. Je ne prétends pas que la masse relativiste des galaxies est la source de leur gravité, et donc la source du décalage vers le rouge.

La source de gravité est la masse à l'intérieur de la galaxie. Cela n'aurait-il pas un effet sur la lumière émise par la galaxie ?

D'après ce que je comprends, ma question est toujours valable - des conseils ?

Nous parlons ici de deux échelles différentes.

À petite échelle, l'espace-temps est approximativement plat, il est donc logique de parler de décalages vers le rouge comme cinématiques ou gravitationnels, et la réponse est qu'ils sont principalement gravitationnels. La distance de notre galaxie à Andromède est à cette échelle.

À grande échelle, toutes les galaxies ont des décalages vers le rouge, l'espace-temps ne peut pas être approximé comme plat, et les décalages vers le rouge ne peuvent pas être attribués sans ambiguïté à des effets cinématiques ou gravitationnels, pour les raisons expliquées dans #3.

La réponse courte est que la question est intrinsèquement une question qui n'a pas de sens. Demander si les redshifts cosmologiques sont cinématiques ou gravitationnels, c'est comme demander si la démocratie sent la menthe poivrée ou la menthe verte. Je ne dis pas que c'est une question stupide ou une mauvaise question. C'est une question très naturelle et intelligente. Je suppose que c'était le genre de question que des physiciens de haut niveau auraient posé vers 1920. Cela ne se trouve tout simplement pas être une question significative dans le contexte de ce que nous savons maintenant sur les RG.

À titre de comparaison, considérons la question de savoir quel chemin un électron parcourt dans un atome d'hydrogène. Cela semblait être une question raisonnable à Bohr, mais nous savons maintenant que c'est une question qui n'a pas de sens. Une trajectoire n'est pas quelque chose qu'un électron a.

Nous savons exactement pourquoi les redshifts cosmologiques existent. Il n'y a pas de mystère. GR les explique parfaitement. Le "pourquoi" ne rentre tout simplement pas dans les catégories cinématique ou gravitationnelle.

Comment pouvez-vous prouver que nous ne voyons pas une vision déformée de ces changements rouges parce que nous sommes près du bord de la voie lactée ?

Comment calculer avec précision le décalage gravitationnel Doppler ? Je pensais qu'il y avait un écart énorme quant à la masse d'une galaxie en raison du nombre d'inconnues - (taille/nombre de trous noirs) ?

J'essaie de comprendre les théories de l'univers et je me demande si la loi de Hubbles a été mal comprise.

Je sais que la lumière des galaxies lointaines a été décalée vers le rouge, c'est-à-dire qu'elle a perdu de l'énergie.

Mais je ne suis pas convaincu que cela signifie que ces galaxies s'éloignent de nous.

Quel % de la perte d'énergie peut être attribué au redshift gravitationnel ?

.

Brian Powell et Ben Crowell (et Jonathan tout à l'heure) ont déjà répondu précisément et longuement. Maintenant, il s'agit simplement d'écouter et d'assimiler ce qui a été dit.

Il est déjà évident d'après le témoignage d'expert que si vous parlez du pourcentage de décalage vers le rouge cosmo des galaxies lointaines, la contribution gravitationnelle est essentiellement ZÉRO. Et vous pouvez même le détecter avec les galaxies proches, car la lumière du plus profond de l'intérieur n'est pas sensiblement plus rouge que la lumière des bords.

Le redshift grav dépend de la profondeur dans un puits de potentiel grav. S'il y a une masse centrale, cela dépend de la proximité de la source de lumière. Le redshift est plus important avec des sources plus profondes dans le puits.

Donc, si le redshift grav était un contributeur important, la galaxie n'aurait pas qu'un seul redshift, elle aurait tous différents. Selon l'endroit où vous avez regardé dans la galaxie. Avec des galaxies suffisamment proches pour que vous puissiez échantillonner la lumière de différentes parties d'entre elles. Bonne chance!

Grav redshift n'est tout simplement pas un contributeur initial majeur. C'est alors que l'on regarde des galaxies lointaines où l'on mesure un redshift cosmologique important. Là où vous pouvez en mesurer, ce serait dans une décimale, pas dans la partie principale.
=================

Ce que Jon a fait était amusant. Utilisez la calculatrice Google pour, par exemple, trouver le grav décalage vers le rouge de la lumière provenant de la surface du soleil. J'ai tapé ceci dans la fenêtre de recherche google sans les guillemets :

"G*masse du soleil/(rayon du soleil*c^2)"

et j'ai sorti ça :
"(G * masse du soleil) / (rayon du soleil * (c^2)) = 2.12324397 × 10-6"

c'est un décalage vers le rouge de DEUX MILLIONTHS. Minuscule minuscule.

Le décalage vers le rouge grave causé par la masse de la galaxie avec la source disons à 50 000 années-lumière du centre serait à peu près le même, puisque la masse de la galaxie est environ 700 milliards de fois plus grande, et le RADIUS est également environ 700 milliards de fois plus grand. Les deux s'annulent environ !

Si vous souhaitez comparer la dist radiale dans l'exemple, 50 000 LY, avec le rayon du soleil, tapez simplement ceci dans la boîte google :
"50000 années-lumière/rayon du soleil"

Vous obtiendrez environ 700 milliards.

Ainsi, le décalage vers le rouge grav pour une galaxie comme la nôtre est minuscule, négligeable. Par rapport au type de décalage vers le rouge cosmo que nous mesurons comme 0,1, 0,5.1.2, 2,5, 7,1 etc.

Notre image du U est basée sur des mesures qui sont sur une échelle de taille totalement différente de celle des petits effets de redshift grav.

Pour le redshift gravitationnel : Δλ/λ ≈ GM/rc 2

Pour le redshift doppler : Δλ/λ ≈ v/c

Certains en fonction de la masse (M) de la galaxie, de sa distance (r) et de sa vitesse (v), vous pouvez avoir, comme dans le cas d'Andromède, son décalage doppler beaucoup plus important que son déplacement gravitationnel, et parce qu'il se déplace vers nous, il va être décalé vers le bleu au lieu de décalé vers le rouge.

Mais quelque chose à ce sujet me dérange toujours.

Pourquoi la lumière décalée vers le rouge signifie-t-elle que l'univers est en expansion ?

Est-ce parce que la longueur d'onde de la lumière est devenue plus longue ?

Et si oui, qu'est-ce que cela a à voir avec l'expansion ?

Veuillez expliquer en phrases courtes et claires afin que je puisse bien comprendre cela.

En relativité restreinte, un décalage vers le rouge signifie que l'objet s'éloigne de vous. Si vous regardez autour de vous et voyez des objets dont la lumière est décalée vers le rouge, cela signifie que tous ces objets s'éloignent de vous.

En relativité générale, vous avez au moins deux manières de la décrire, dont aucune n'est préférée. Vous pouvez l'interpréter de la même manière que dans SR (mouvement de la galaxie émettrice) ou vous pouvez l'interpréter en disant que les longueurs d'onde des photons ont augmenté parce que l'espace dans lequel ils volaient était en expansion (décalage gravitationnel vers le rouge).

Brian Powell et Ben Crowell (et Jonathan tout à l'heure) ont déjà répondu précisément et longuement. Maintenant, il s'agit simplement d'écouter et d'assimiler ce qui a été dit.

Il est déjà évident d'après le témoignage d'expert que si vous parlez du pourcentage de décalage vers le rouge cosmo des galaxies lointaines, la contribution gravitationnelle est essentiellement ZÉRO. Et vous pouvez même le détecter avec les galaxies proches, car la lumière du plus profond de l'intérieur n'est pas sensiblement plus rouge que la lumière des bords.

Le redshift grav dépend de la profondeur dans un puits de potentiel grav. S'il y a une masse centrale, cela dépend de la proximité de la source de lumière. Le redshift est plus important avec des sources plus profondes dans le puits.

Donc, si le redshift grav était un contributeur important, la galaxie n'aurait pas qu'un seul redshift, elle aurait tous différents. Selon où dans la galaxie vous avez regardé. Avec des galaxies suffisamment proches pour que vous puissiez échantillonner la lumière de différentes parties d'entre elles. Bonne chance!

Grav redshift n'est tout simplement pas un contributeur initial majeur. C'est alors que l'on regarde des galaxies lointaines où l'on mesure un redshift cosmologique important. Là où vous pouvez en mesurer, ce serait dans une décimale, pas dans la partie principale.

C'est peut-être juste une différence de terminologie, mais je ne suis pas tout à fait d'accord si c'est destiné à être une caractérisation de ce que j'ai dit, pour les raisons données dans #22. Je ne sais pas, peut-être que je crée une confusion en utilisant le "décalage vers le rouge gravitationnel" dans un sens plus large que l'utilisation standard.

Ce que je pense serait complètement incorrect (pas que je l'attribue à vous ou à Chronos) serait une déclaration selon laquelle presque tout un décalage vers le rouge cosmologique est dû au mouvement relatif de la source et de l'observateur.

Nous avons trois cas :
1) Un photon subit un décalage Doppler lorsqu'il traverse des inhomogénéités telles que les puits de gravité d'une galaxie émettrice ou d'une galaxie réceptrice.
2) Un photon est décalé par effet Doppler, et nous décrivons cela verbalement comme se produisant parce que la galaxie A est décrite verbalement comme s'éloignant de la galaxie B cosmologiquement distante.
3) Nous faisons les mêmes observations dans la même situation que #2, mais nous décrivons verbalement les deux galaxies comme étant au repos.

Nous sommes tous d'accord pour dire que l'effet #1 peut être facilement estimé numériquement et qu'il est négligeable comparé aux #2 ou #3 pour les photons qui parcourent des distances cosmologiques.

Si mon utilisation du "décalage vers le rouge gravitationnel" n'est pas standard, alors il doit y avoir un autre terme pour décrire #3. Qu'est ce que ça serait?

Dans tous les cas, la distinction entre #2 et #3 est verbale, pas mathématique, physique ou empiriquement testable. Nous sommes également libres de décrire un décalage vers le rouge cosmologique donné comme un mélange 50-50 de #2 et #3 (appelez-le #2.5).Nous pouvons même dire que des galaxies cosmologiquement distantes se dirigent vers nous, mais leur distance par rapport à nous augmente parce que l'espace entre les deux s'étend si rapidement (appelez cela #4 ou quelque chose du genre). Ou nous pouvons dire que l'espace se contracte, mais nous observons toujours des décalages vers le rouge plutôt que des décalages vers le bleu parce que les galaxies cosmologiquement distantes s'éloignent si rapidement de nous.


Demandez à Ethan : qu'est-ce qui cause la lumière au redshift ?

Moins de galaxies sont vues à proximité et à de grandes distances qu'à des intermédiaires, mais cela est dû à une combinaison de fusions et d'évolution de galaxies et à l'impossibilité de voir les galaxies ultra-distantes et ultra-faibles elles-mêmes. De nombreux effets différents sont en jeu lorsqu'il s'agit de comprendre comment la lumière de l'Univers lointain se déplace vers le rouge.

La lumière que vous voyez, lorsque vous regardez les étoiles et les galaxies qui remplissent l'Univers, n'est pas la même que la lumière qui est émise par ces mêmes étoiles et galaxies. Avant de pouvoir arriver à nos yeux, cette lumière émise doit parcourir de grandes distances - de quelques années-lumière pour les étoiles les plus proches à des milliards d'années-lumière pour les galaxies les plus éloignées - et faire face à tous les obstacles que l'Univers met sur son chemin. . Alors, comment savons-nous ce que la lumière que nous voyons nous dit réellement ? C'est ce que Peter Ehret veut savoir, en écrivant pour demander :

Si la lumière se déplace dans l'espace en expansion, la vitesse est-elle attribuée à l'expansion spatiale sous-jacente ? […] Un lanceur lançant une balle à l'arrêt lance à 100 mph, mais ce même lancer à partir d'une plate-forme se déplaçant à 25 mph vole à 125 mph. C'est comme ça pour la lumière ? Que signifie un décalage rouge ou bleu en termes de vitesse de la lumière ?

Il y a beaucoup à déballer, mais l'Univers doit tout affronter.

La galaxie distante MACS1149-JD1 est lentille gravitationnellement par un amas de premier plan, ce qui lui permet d'être imagée à haute résolution et dans plusieurs instruments, même sans technologie de nouvelle génération. La lumière de cette galaxie nous vient de 530 millions d'années après le Big Bang, mais les étoiles qu'elle contient ont au moins 280 millions d'années. C'est la deuxième galaxie la plus éloignée avec une distance confirmée par spectroscopie, la plaçant à 30,7 milliards d'années-lumière de nous.

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA HUBBLE SPACE TELESCOPE, W. ZHENG (JHU), M. POSTMAN (STSCI), THE CLASH TEAM, HASHIMOTO ET AL.

Imaginez que vous avez un objet distant qui se trouve loin de la Voie lactée. Dans votre esprit, vous pouvez simplement tracer une ligne droite qui relie cette galaxie lointaine à nous, et imaginer la lumière voyageant le long de cette ligne directement jusqu'à nos yeux. Il est tentant de faire la chose la plus simple que vous puissiez imaginer :

  • calculer la distance de cette ligne (en années-lumière),
  • imaginez un photon quittant sa galaxie natale,
  • voyager le long de cette ligne pendant la bonne quantité de temps (en années) pour parcourir cette distance à travers l'espace,
  • et puis voir le photon arriver ici, où nous sommes.

Seulement, lorsque nous mesurons la lumière provenant d'objets éloignés, ce n'est pas l'histoire que raconte l'Univers. Au lieu de cela, cette lumière est affectée par tout le long de son chemin, et la lumière que nous finissons par observer est très différente de la lumière émise par cette source extragalactique lointaine.

Plus une galaxie est éloignée, plus elle s'éloigne de nous rapidement et plus sa lumière apparaît … [+] décalée vers le rouge. Une galaxie se déplaçant avec l'expansion de l'Univers sera encore plus éloignée d'années-lumière, aujourd'hui, que le nombre d'années (multiplié par la vitesse de la lumière) qu'il a fallu à la lumière émise par elle pour nous atteindre. Mais nous ne pouvons comprendre les décalages vers le rouge et le bleu que si nous les attribuons à une combinaison de contributions du mouvement (relativiste spécial) et du tissu en expansion de l'espace (relativiste général).

Larry McNish de RASC Calgary Centre

La lumière, du fait qu'elle n'a pas de masse au repos mais qu'elle transporte toujours à la fois de l'énergie et de l'élan, ne peut jamais ralentir lorsqu'elle voyage à travers l'Univers, elle ne peut voyager qu'à la vitesse de la lumière. Alors qu'un objet avec une masse se déplacera toujours plus lentement que la vitesse de la lumière - puisque l'accélérer à la vitesse de la lumière nécessiterait une quantité infinie d'énergie - la lumière elle-même doit toujours voyager à la même vitesse : c, ou la vitesse de la lumière dans le vide.

Ce n'est que lorsqu'elle n'est pas dans le vide, c'est-à-dire lorsqu'elle traverse un milieu contenant de la matière, que la lumière ralentit. Ce ralentissement affecte différentes fréquences (ou couleurs) de lumière de différentes quantités, tout comme la façon dont la lumière blanche traversant un prisme se divisera en différentes couleurs sous différents angles, car la quantité de lumière ralentie dépend de l'énergie individuelle des photons. Une fois qu'il retourne dans le vide, cependant, il recommence à se déplacer à la vitesse de la lumière. La seule différence est que la lumière, ayant traversé un médium, est maintenant floue.

Animation schématique d'un faisceau lumineux continu dispersé par un prisme. Si vous aviez des yeux ultraviolets … [+] et infrarouges, vous pourriez voir que la lumière ultraviolette se plie encore plus que la lumière violette/bleue, tandis que la lumière infrarouge resterait moins courbée que la lumière rouge. La vitesse de la lumière est constante dans le vide, mais différentes longueurs d'onde de la lumière voyagent à différentes vitesses à travers un milieu.

LucasVB / Wikimedia Commons

Aux premiers jours de la relativité, les théories d'Einstein et les prédictions qu'elles ont faites étaient confrontées à un grand nombre de défis. La lumière s'est-elle toujours déplacée à une vitesse constante dans l'Univers ? N'y avait-il vraiment pas besoin d'un médium pour faire traverser la lumière ? Le tissu de l'espace s'est-il vraiment courbé et déformé en raison de la présence de matière et d'énergie ? Et l'Univers était-il réellement en expansion ?

Une alternative était le scénario de la lumière fatiguée, qui prédisait que la lumière perdrait de l'énergie lorsqu'elle voyagerait dans l'espace. La lumière qui arrive semble avoir moins d'énergie que la lumière qui a dû être émise, mais l'absence de flou accru à de plus grandes distances l'a exclu. La lumière s'est déplacée à une vitesse constante et indépendante de la longueur d'onde dans le vide de l'espace, sans avoir besoin d'un milieu basé sur l'expérience et l'observation. Le plus excitant, le tissu de l'espace a vraiment démontré une courbure près des masses, conformément aux prédictions d'Einstein.

Non seulement la couronne solaire est visible lors d'une éclipse solaire totale, mais aussi, dans les bonnes conditions … [+], les étoiles situées à une grande distance. Avec les bonnes observations, on peut tester la validité de la relativité générale d'Einstein par rapport aux prédictions de la gravité newtonienne. L'éclipse totale de Soleil du 29 mai 1919 remonte maintenant à 100 ans et marque peut-être la plus grande avancée dans l'histoire scientifique de l'humanité. Mais une expérience de pensée entièrement différente impliquant un décalage vers le rouge gravitationnel aurait pu démontrer, des années plus tôt, la nature insuffisante de la relativité restreinte.

Miloslav Druckmuller (Brno U. of Tech.), Peter Aniol et Vojtech Rusin

Si la théorie de la relativité générale d'Einstein - qui combinait la relativité restreinte et la constance de la vitesse de la lumière avec la gravitation - était correcte, alors la vitesse de la lumière ne peut jamais changer lorsqu'elle se déplace dans l'Univers. Toutes les différentes choses que la lumière peut expérimenter, du voyage à travers un espace courbe et en expansion au passage à travers la matière intermédiaire (à la fois normale et sombre) au mouvement relatif de la source émettrice et de l'observateur, toutes l'affectent, mais pas en changeant sa vitesse.

La façon dont la lumière compense toutes les différentes choses qui peuvent affecter son énergie est en gagnant ou en perdant de l'énergie, ce qui se traduit par :

  1. un décalage vers le bleu, qui correspond à un gain d'énergie, un raccourcissement de sa longueur d'onde, et une augmentation de sa fréquence,
  2. ou un redshift, qui correspond à une perte d'énergie, un allongement de sa longueur d'onde, et une diminution de sa fréquence.

Lorsque nous prenons tout en compte, nous constatons qu'il existe cinq principales façons dont la lumière est affectée lors de son voyage à travers l'Univers.

Cette animation simplifiée montre comment la lumière change vers le rouge et comment les distances entre les objets non liés changent … [+] au fil du temps dans l'Univers en expansion. Notez que les objets commencent plus près que le temps nécessaire à la lumière pour voyager entre eux, la lumière se déplace vers le rouge en raison de l'expansion de l'espace et les deux galaxies s'éloignent beaucoup plus que le trajet de la lumière emprunté par le photon échangé. entre eux.

1.) Le tissu de l'espace se dilate. C'est la cause principale du décalage vers le rouge que nous voyons des galaxies lointaines. La lumière voyage à travers le tissu de l'espace, qui s'étend avec le temps depuis le Big Bang, et cet espace en expansion étire la longueur d'onde de la lumière qui le traverse.

Étant donné que l'énergie de la lumière est définie par sa longueur d'onde, plus la galaxie émettrice est éloignée, plus la lumière est décalée vers le rouge, car les galaxies plus éloignées ont besoin de plus de temps pour que leur lumière atteigne finalement la Terre. Notre image naïve de la lumière voyageant le long d'une ligne droite, un chemin immuable ne fonctionne que dans un univers non en expansion, qui ne décrit ni ce que nous voyons ni ce que prédit la relativité générale. L'Univers est en expansion, et c'est le principal contributeur aux décalages vers le rouge que nous observons.

Un objet électroluminescent se déplaçant par rapport à un observateur verra la lumière qu'il émet apparaître … [+] décalée en fonction de l'emplacement de l'observateur. Quelqu'un à gauche verra la source s'éloigner d'elle, et donc la lumière sera décalée vers le rouge, quelqu'un à droite de la source la verra décalée vers le bleu, ou décalée vers des fréquences plus élevées, à mesure que la source se déplace vers elle.

Utilisateur de Wikimedia Commons TxAlien

2.) Le mouvement des objets par rapport à nous. Tout comme une sirène de police sonne plus haut lorsqu'elle se déplace vers vous et plus grave lorsqu'elle s'éloigne de vous, la fréquence de la lumière que nous observons se déplace vers des fréquences plus élevées (décalage bleu) ou des fréquences plus basses (décalage rouge) selon le vitesse relative de la source et de l'observateur.

En astronomie, nous appelons cela une « vitesse particulière », car elle est principalement due à la vitesse de la galaxie en question par rapport à nous, et est généralement de quelques centaines ou milliers de kilomètres par seconde. Deux galaxies à la même distance peuvent avoir leur décalage vers le rouge ou vers le bleu différent de manière significative, en particulier à l'intérieur des amas de galaxies riches, où les mouvements particuliers sont les plus rapides. Le fait que nous puissions expliquer et quantifier cela nous indique définitivement que ce n'est pas le contributeur dominant aux décalages vers le rouge cosmologiques.

Une galaxie d'arrière-plan distante est si sévèrement filmée par l'amas rempli de galaxies qui s'y trouve, que l'on peut toutes voir trois images indépendantes de la galaxie d'arrière-plan, avec des temps de trajet de la lumière significativement différents.

3.) Lentille gravitationnelle. Le tissu de l'espace ne se contente pas de s'étendre, il est également incurvé par la présence de matière et d'énergie dans l'Univers. Cette courbure signifie que la distance entre deux points n'est pas une ligne droite et ininterrompue, mais plutôt un chemin incurvé à travers l'espace : une géodésique. En fonction de l'espace de courbure, cela peut retarder l'arrivée de la lumière de manière significative au-delà du temps qu'il faudrait sans ces masses et la courbure supplémentaire, ce qui signifie que la lumière doit voyager plus longtemps qu'elle ne le ferait, sinon , à travers l'Univers en expansion.

Ce délai supplémentaire signifie que la lumière subit un décalage vers le rouge supplémentaire, et même qu'une source à lentille gravitationnelle qui présente plusieurs images suivant des chemins séparés à travers un espace plus (ou moins) fortement incurvé aura des décalages vers le rouge différents pour différentes images. La relativité générale exige que cet effet existe, même si notre équipement astronomique n'est pas encore assez avancé pour le détecter.

Cette image du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA montre un amas de galaxies massif, PLCK_G308.3-20.2, brillant … [+] dans l'obscurité. Il a été découvert par le satellite Planck de l'ESA grâce à l'effet Sunyaev-Zel'dovich - la distorsion du rayonnement de fond cosmique micro-ondes dans la direction de l'amas de galaxies par des électrons à haute énergie dans le gaz intraamas. La grande galaxie au centre est la galaxie la plus brillante de l'amas, et au-dessus d'elle un arc de lentille gravitationnelle mince et incurvé est visible. Voilà à quoi ressemblent d'énormes pans de l'Univers lointain.

ESA/Hubble & NASA, RELICS Remerciements : D. Coe et al.

4.) Interactions avec la matière. L'Univers est principalement un espace vide, mais la matière existe toujours. En particulier, une grande partie de cette matière se présente sous forme de gaz (qui se présente à diverses températures) ou de plasma ionisé. Lorsque la lumière traverse la matière où elle peut interagir avec des particules chargées (les électrons en particulier), une partie de cette lumière sera stimulée à des énergies plus élevées où elle ne sera plus observée, déplaçant le spectre de cette lumière.

Bien que cela soit surtout observable pour la lumière restante du Big Bang, cela se produit en principe pour toutes les formes de lumière et modifie la température et le spectre de la lumière que nous observons avant qu'elle n'arrive dans nos détecteurs. Cela affecte la lumière en raison de la température, du mouvement et de la polarisation du gaz/plasma qui interagit avec la lumière qui le traverse. Il ne joue qu'un rôle très mineur dans la pratique, mais c'est un effet réel.

Lorsqu'une étoile s'approche puis atteint le périapse de son orbite autour d'une masse stellaire ou d'un trou noir supermassif … [+], son redshift gravitationnel et sa vitesse orbitale augmentent tous les deux. Si nous pouvons mesurer les effets appropriés de l'étoile en orbite, nous devrions être en mesure de déterminer les propriétés du trou noir central, y compris sa masse et s'il obéit aux règles de la relativité restreinte et générale.

5.) Décalage vers le rouge gravitationnel. Lorsque vous êtes un objet massif qui émet de la lumière, cette lumière doit sortir du potentiel gravitationnel créé par votre masse. Étant donné que la lumière ne peut pas ralentir (elle se déplace toujours à la vitesse de la lumière), cela signifie qu'elle doit perdre de l'énergie pour atteindre l'espace interstellaire ou intergalactique. De même, avant que cette lumière n'arrive à vos yeux, elle doit tomber dans le potentiel gravitationnel de notre propre groupe local, galaxie et système solaire, provoquant un gain d'énergie et un décalage vers le bleu.

Tout cela affecte la fréquence de la lumière. En plus de cela, la structure se forme activement dans l'Univers au fil du temps, de sorte que le potentiel gravitationnel dans lequel tombe un photon (par exemple, s'il traverse un amas de galaxies) peut être différent du potentiel gravitationnel des millions d'années plus tard, lorsque le photon en sort. Ces effets - à la fois du potentiel gravitationnel et des changements de potentiel gravitationnel - ont été détectés et contribuent au décalage vers le rouge final observé de la lumière.

Une partie du champ profond Hubble eXtreme en pleine lumière UV-vis-IR, l'image la plus profonde jamais obtenue. … [+] Les différentes galaxies montrées ici sont à différentes distances et décalages vers le rouge, et nous permettent de comprendre comment l'Univers s'étend à la fois aujourd'hui et comment ce taux d'expansion a changé au fil du temps.

NASA, ESA, H. Teplitz et M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) et Z. Levay (STScI)

La vitesse de la lumière ne change jamais dans le vide de l'espace uniquement lors du passage à travers un milieu (et seulement pendant que la lumière traverse ce milieu) est la vitesse de la lumière toujours différente de c, la limite de vitesse cosmique ultime. Cependant, cinq effets réels peuvent provoquer un décalage vers le rouge ou vers le bleu lorsque la lumière traverse l'Univers, et la leçon la plus importante est que nous pouvons tous les expliquer quantitativement.

C'est l'effet de la matière dans l'Univers, le tissu en expansion et en évolution de l'espace, et comment les différentes masses et formes d'énergie se déplacent et affectent cet espace. Tout cela a un impact sur la lumière qui voyage dans l'espace, mais pas en modifiant sa vitesse. Au contraire, ils modifient le chemin parcouru par la lumière et la longueur d'onde que possède la lumière, et cela fait toute la différence. Ce n'est qu'en tenant compte de tous les effets ensemble que nous pouvons vraiment comprendre ce qui arrive à la lumière lorsqu'elle voyage à travers l'Univers en expansion.


Qu'est-ce qu'un spectre et que nous disent-ils ?

Si vous laissez passer la lumière du soleil à travers un prisme, le résultat est un magnifique affichage de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Séparer les couleurs combinées du Soleil de cette manière vous donne un "spectre", qui n'est qu'une mesure de l'émission lumineuse en fonction de l'énergie (ou de la longueur d'onde, ou de la fréquence, qui sont toutes liées). Un tel spectre du Soleil est connu sous le nom de "spectre visible", mais ce n'est qu'une petite partie de la lumière dans le spectre électromagnétique, qui couvre les énergies des ondes radio aux rayons gamma.

Le spectre du Soleil apparaît comme un spectre continu et est fréquemment représenté comme indiqué ci-dessous. Ce type de spectre est appelé spectre d'émission car ce que vous voyez est le rayonnement direct émis par la source. Dans le cas du Soleil, la lumière est émise à presque toutes les énergies du spectre visible, c'est pourquoi vous voyez toutes les couleurs du spectre du Soleil.

Considérez un autre spectre comme indiqué ci-dessous :

Il est clair qu'il ne s'agit pas d'un spectre continu, mais qu'il représente toujours un rayonnement visible qui a été séparé en ses couleurs constitutives. Dans l'image ci-dessus, l'axe horizontal montre l'énergie (ou la couleur) de la lumière, le même que le spectre ci-dessus, la lumière n'est émise qu'à des énergies "discrètes" particulières correspondant aux raies lumineuses. Il s'avère que chaque élément chimique émet son propre motif caractéristique. Celui présenté ci-dessus est caractéristique du carbone. Ces types de spectres peuvent être générés pour de nombreux éléments en vaporisant l'élément dans une flamme.

Nous pouvons apprendre beaucoup de ces raies spectrales. Deux choses très importantes que nous pouvons apprendre des raies spectrales sont la composition chimique des objets dans l'espace et leurs mouvements.

Composition chimique

Au cours de la première moitié du XIXe siècle, des scientifiques tels que John Herschel, Fox Talbot et William Swan ont étudié les spectres de différents éléments chimiques dans les flammes. Depuis lors, l'idée que chaque élément produit un ensemble de raies d'émission caractéristiques est devenue bien établie. Chaque élément a plusieurs lignes d'émission proéminentes et de nombreuses lignes d'émission inférieures dans un motif caractéristique.

Le sodium, par exemple, a deux lignes jaunes proéminentes (les lignes D) à 589,0 et 589,6 nm – tout échantillon contenant du sodium (comme le sel de table) peut être facilement reconnu à l'aide de ces paires de lignes.

Les études du spectre solaire ont révélé absorption lignes plutôt que des lignes d'émission (lignes sombres contre le continuum plus clair).L'origine précise de ces « raies de Fraunhofer » comme nous les appelons aujourd'hui est restée incertaine pendant de nombreuses années, jusqu'à ce que Gustav Kirchhoff, en 1859, annonce qu'une même substance peut soit produire des raies d'émission (lorsqu'un gaz chaud émet sa propre lumière), soit lignes d'absorption (lorsqu'une lumière provenant d'une source plus brillante et généralement plus chaude la traverse). Avec cette découverte, les scientifiques avaient les moyens de déterminer la composition chimique des étoiles grâce à la spectroscopie.

Les étoiles ne sont pas les seuls objets pour lesquels nous pouvons identifier des éléments chimiques. N'importe quel spectre de n'importe quel objet nous permet de rechercher les signatures des éléments. Cela inclut les nébuleuses, les restes de supernova et les galaxies.

Spectre de rayons X du reste de supernova Cas A à partir des données ASCA. (Crédit : Holt et al., PASJ 1994)

Mouvements des étoiles et des galaxies

Une fois que nous avons identifié des éléments spécifiques dans un spectre, nous pouvons également vérifier si les raies d'émission de ces éléments ont été déplacées par rapport à l'endroit où nous pourrions nous attendre à les trouver. Alors que l'on parle généralement de spectres d'émission comme si les longueurs d'onde des raies étaient fixes, cela n'est vrai que lorsque la source émettant les raies et le détecteur « voyant » les raies ne bougent pas les unes par rapport aux autres. Lorsqu'elles se déplacent les unes par rapport aux autres, les lignes apparaissent décalées. Par exemple, si une étoile se dirige vers nous, ses raies seront observées à des longueurs d'onde plus courtes, ce que l'on appelle « blueshifted ». Si l'étoile s'éloigne de nous, les raies apparaîtront à des longueurs d'onde plus longues, appelées "décalées vers le rouge". Ce phénomène est appelé « décalage Doppler ».

Si le spectre d'une étoile est décalé vers le rouge ou le bleu, vous pouvez l'utiliser pour déduire leurs vitesses le long de la ligne de visée.

Retour à la recherche de l'orbite et de la période du compagnon du trou noir


Réfutation des critiques : Distant Starlight et ASC

Les scientifiques publient de nouveaux modèles dans la littérature technique évaluée par des pairs afin que les revendications puissent être vérifiées par d'autres doctorants. scientifiques ayant une expertise dans le domaine concerné. Les examinateurs sont en mesure d'offrir des critiques constructives précisément parce qu'ils connaissent le domaine. En outre, ils sont également chargés de rejeter les publications qui ne résistent pas à l'examen scientifique. Cela nécessite également que les examinateurs soient hautement qualifiés dans le domaine.

Cependant, certaines des oppositions les plus virulentes à la création biblique sont scientifiquement absurdes et proviennent de personnes qui ne sont pas instruites à distance sur le sujet qu'elles abordent. De telles affirmations ne seraient jamais publiées dans la littérature technique car toute personne connaissant le sujet reconnaîtrait leur absurdité. Mais Internet a nivelé les règles du jeu et a permis à quiconque de publier une réclamation sans instruction quelle qu'elle soit.

Bien sûr, Internet peut également être utilisé pour promouvoir la vérité. Et certains sites Web insistent sur le contrôle de la précision par des pairs. Mais la plupart ne le font pas. N'importe qui peut poster ses conjectures sans éducation sur les forums Facebook. Pour cette raison, nous ne devrions pas prendre au sérieux les publications sur Internet, à moins que nous ayons une autre raison de faire confiance à la fiabilité de leur source.

Quelqu'un m'a récemment envoyé un article sur Internet d'un critique qui pense avoir réfuté la solution ASC au problème de la lumière des étoiles lointaines. Peter a offert treize propositions pour tenter de soutenir sa conclusion. Étonnamment, même pas un d'entre eux n'est correct. Nous examinerons ici ses erreurs. En fait, si Peter avait plutôt posé ses affirmations sous forme de questions, elles auraient été de bonnes questions. Donc, j'espère que ma réponse ici aidera les gens à se familiariser avec ce domaine fascinant de la physique. Les commentaires de Peter sont en texte violet avec ma réponse en noir.

Peter : THÈSE : L'hypothèse de vitesse de la lumière à sens unique de Lisle a été empiriquement falsifiée

Pierre : P1. Une solution proposée par yec au problème yec-starlight (c'est-à-dire, comment l'univers peut-il être jeune de 10 000 ans alors qu'il faut à la lumière des millions d'années pour arriver ici d'une galaxie située à des millions d'années-lumière) est l'hypothèse de Lisle selon laquelle la lumière voyage à vitesse INFINIE vers la terre, mais à vitesse C/2 dans une direction s'éloignant de la terre. Cependant, cette hypothèse a été FALSIFIÉE par les preuves empiriques. Voir ci-dessous.

Dr Lisle : Peter prend un mauvais départ, car il n'a pas correctement énoncé ma position, il a commis le sophisme de l'homme de paille. Il se réfère à la vitesse à sens unique de la lumière étant infinie vers un observateur comme mon hypothèse. En réalité, ce n'est ni le mien, ni une hypothèse. C'est un convention de synchronisation, celui qui a été utilisé tout au long de l'histoire. Une convention de synchronie est une norme définie par laquelle nous attribuons des coordonnées à des événements dans l'espace-temps, tout comme le système métrique nous permet d'attribuer des quantités à des propriétés telles que la masse, la longueur, la force, etc. Peter essaie de réfuter une convention, un peu comme prétendre que le système métrique a été falsifié empiriquement. Mais puisque les conventions sont définies, elles ne peuvent pas être falsifiées.

Dr Lisle : Je suis d'accord avec Albert Einstein sur le fait que la vitesse unidirectionnelle de la lumière « n'est en réalité ni une supposition ni une hypothèse sur la nature physique de la lumière, mais un stipulation que je peux faire de mon plein gré afin d'arriver à une définition de la simultanéité » (Einstein 1961, p. 23) [l'emphase est dans l'original, souligné ajouté]. Cela a été discuté dans mon article technique original évalué par des pairs sur ce sujet,[1] dans mes présentations sur l'astronomie,[2] et en détail dans mon livre, The Physics of Einstein. Apparemment, Peter n'a pas ressenti le besoin de lire attentivement ma position, ni la riche littérature scientifique qui existe sur ce sujet, avant de publier ses affirmations sur Internet. C'est pourquoi ses affirmations n'auraient jamais été évaluées par des pairs et ne seraient publiées dans aucune revue scientifique.

Pierre : P2. Pour montrer que l'hypothèse de Lisle est FAUX, nous n'avons PAS besoin de mesurer la vitesse unidirectionnelle de la lumière. Voir ci-dessous.

Dr Lisle : Cela répète le sophisme original de l'homme de paille de Peter. Je suis d'accord avec Einstein que la vitesse unidirectionnelle de la lumière n'est pas du tout une hypothèse, mais une stipulation qui nous permet de définir ce qui constitue des horloges synchronisées pour un observateur donné. Peter est le bienvenu pour être en désaccord avec Einstein sur cette question, mais il doit être honnête et admettre que l'idée remonte à Einstein et n'est pas quelque chose que j'ai inventé. De plus, pour que Peter puisse montrer que la vitesse unidirectionnelle de la lumière n'est pas conventionnelle, il devrait en effet construire une sorte d'expérience pour mesurer la vitesse unidirectionnelle de la lumière, directement ou indirectement, et sans présupposer tacitement il. Sinon, sa demande est simplement une affirmation non étayée.

Pierre : P3. L'hypothèse de Lisle est que la vitesse de la lumière est INFINIE vers la terre, mais C/2 loin de la terre.

Dr Lisle : Encore une fois, ce n'est pas une hypothèse, mais une convention de synchronie – un système de coordonnées pour horodater tous les événements de l'univers pour un observateur donné. J'appelle cela le système ASC. L'alternative la plus populaire est le système ESC, dans lequel la vitesse unidirectionnelle de la lumière dans le vide est définie comme étant la même dans toutes les directions pour tout observateur inertiel. Mais dans la convention ASC, la vitesse unidirectionnelle de la lumière est définie comme infinie lorsqu'elle est dirigée vers un observateur (ne pas la terre nécessairement), et c/2 lorsqu'il est éloigné de l'observateur. De plus, j'ai publié l'équation pour les directions intermédiaires dans mon article technique de 2010, ainsi que dans mon livre sur le sujet. À savoir, la vitesse unidirectionnelle de la lumière (cθ) est stipulé être cθ = c/(1-cos(θ)), où θ = 0 indique la direction directement vers l'observateur, et c est la vitesse aller-retour de la lumière. Fondamentalement, l'équation montre que plus l'angle est proche de zéro, plus la vitesse unidirectionnelle de la lumière est rapide. Seule la lumière bouge directement vers un observateur a une vitesse infinie. Ceci est d'une importance vitale, mais Peter semble ignorer tout cela, comme nous le montrerons ci-dessous.

Pierre : P4. Cette hypothèse a été FALSIFIÉE de plusieurs manières différentes. Voir ci-dessous.

Dr Lisle : Puisqu'il s'agit d'une convention de synchronie et non d'une hypothèse, elle ne peut pas plus être falsifiée que le système métrique. Peter tente involontairement de réfuter un système de coordonnées.

Pierre : P5. PREMIER. La lentille gravitationnelle de la lumière d'une seule supernova (supernova Refsdel [sic] en 2014-2015) a divisé la lumière de la supernova en CINQ faisceaux de lumière différents qui se dirigeaient tous vers la terre, cependant par des chemins différents basés sur la lentille gravitationnelle [sic]. Ces chemins avaient des longueurs différentes en fonction des directions spécifiques de la lentille gravitationnelle.

Dr Lisle : Permettez-moi de vous expliquer cela avec l'illustration ci-dessous. Une étoile a explosé dans une galaxie lointaine, devenant brièvement très brillante - une supernova. Cette supernova est le point A sur le diagramme. Lorsque la lumière de cette supernova (la ligne rouge) est passée par une autre galaxie au point B, elle a été légèrement déviée par la gravité de toutes les étoiles et de la masse de cette autre galaxie (lentille gravitationnelle), et une partie de cette lumière a ensuite été dirigée vers observateurs sur terre au point C. Nous avons observé l'événement en 2014. L'image de la supernova (point D) vue de la terre apparaissait légèrement différente de son emplacement réel (A), en raison de la courbure de la lumière par la gravité de la galaxie intermédiaire. En fait, nous avons observé quatre images distinctes de la supernova parce que la lumière avait emprunté quatre chemins différents de longueur à peu près égale.

Dr Lisle : Cependant, une partie de la lumière de la supernova a pris une forme différente et plus long chemin - indiqué en bleu. Cette lumière a été courbée par la gravité de la galaxie au point E, puis redirigée vers des observateurs sur Terre au point C. Nous avons observé cette lumière en 2015, un an après le ou les faisceaux lumineux indiqués en rouge. Ainsi, nous avons vu l'image de la supernova au point F un an après l'image ou les images au point D.

La lumière d'une supernova (A) est déviée par la gravité d'une galaxie avant d'arriver sur Terre (C).

Peter : SI la vitesse de la lumière vers la Terre est infinie, alors TOUTES LES CINQ images de la Supernova devraient être arrivées sur Terre au MÊME instant.

Dr Lisle : C'est faux. Pas tout de la lumière dans le diagramme se déplace directement vers les observateurs sur terre. L'affirmation de Peter ici révèle qu'il n'a pas soigneusement réfléchi au scénario. Nous verrons pourquoi ci-dessous.

Peter : MAIS si la vitesse de la lumière vers la Terre n'est PAS infinie, mais est plutôt un nombre FINI (comme C), alors les CINQ images de la supernova devraient arriver sur Terre à DIFFÉRENTS instants dans le temps. [1] EMPIRIQUEMENT, nous voyons que les images (les quatre premières vs la cinquième) de la supernova sont arrivées sur terre à DIFFÉRENTS instants dans le temps. Donc, c'est une confirmation EMPIRIQUE que l'hypothèse de vitesse de la lumière infinie à sens unique de Lisle est FAUX.

Dr Lisle : L'erreur de Peter ici s'appelle le biais de confirmation. C'est lorsque des preuves sont prises pour étayer une position particulière lorsque la même preuve est également cohérente avec l'alternative. En d'autres termes, contrairement à ce que prétend Peter, tous les deux ESC et ASC prédisent que la lumière de la supernova qui emprunte le chemin le plus long arrivera plus tard que la lumière qui emprunte le chemin le plus court. Voici pourquoi:

Dr Lisle : Regardez à nouveau la figure ci-dessus. Parmi les quatre segments de ligne qui représentent les trajets de la lumière, à savoir AB, BC, AE et EC, lequel de ces trajets représente la lumière se déplaçant directement envers les observateurs sur Terre ? Seul segments BC et EC. Dans les segments AB et AE, la lumière est ne pas se déplaçant directement vers les observateurs sur terre, mais se déplace à un angle. Comme ce n'est pas directement vers l'observateur, la lumière le long de ces chemins sera ne pas avoir une vitesse infinie. Au contraire, sa vitesse sera déterminée par l'angle, selon l'équation que j'ai donnée ci-dessus.

Dr Lisle : L'équation montre que plus la lumière est dirigée directement vers l'observateur, plus elle sera rapide. Alors, parmi les deux faisceaux lumineux initiaux, AB et AE, lequel est dirigé le plus près de l'observateur ? En d'autres termes, quel angle est le plus petit, l'angle BAC ou l'angle EAC ? Clairement, l'angle BAC est plus petit. Par conséquent, la lumière se déplaçant le long du chemin AB est plus rapide que la lumière se déplaçant le long de AE. Si vous utilisez les angles réels (qui sont assez petits), vous constaterez que ASC prédit que la lumière le long de AE ​​atteindra le point E un an après que la lumière se déplaçant le long de AB ait atteint le point B. Le temps de trajet de B à C est de zéro, et le temps de trajet de E à C est nul. Mais le temps de trajet de A à E est supérieur d'un an au temps de trajet de A à C. Par conséquent, les observations de la lumière de la supernova observée en 2014 et 2015 sont exactement ce que prédit l'ASC.

Pierre : P6. DEUXIÈME. La longueur d'onde d'un photon, lambda*fréquence = vitesse de la lumière. Ainsi, si la vitesse de la lumière (vers la terre) est infinie, alors pour une fréquence donnée, lambda (pour un photon venant vers la terre) doit être l'infini.

Dr Lisle : Jusqu'ici, tout va bien. Une vitesse infinie implique une longueur d'onde infinie.

Peter : Cependant, un lambda infini est impossible parce que l'univers physique n'est PAS infiniment grand, et parce qu'une onde ne peut pas préserver la cohérence (ou la causalité locale) sur une distance infinie. Par conséquent, un photon (venant vers la terre) NE PEUT PAS voyager à une vitesse infinie. Et cela signifie que l'hypothèse de Lisle est FAUX.

Dr Lisle : Ici, Peter a fait plusieurs erreurs. Mais sa principale erreur est basée sur une fausse hypothèse. À savoir, il semble avoir supposé que pour qu'une onde existe, toute sa longueur d'onde doit s'adapter entre la source et la destination, ce qu'une longueur d'onde infinie ne peut bien sûr pas faire dans un univers fini. Ainsi, il prétend que la distance entre la source et la destination d'une onde doit être inférieure à la longueur d'onde.[3] Son hypothèse est fausse, et il est très facile de prouver empiriquement qu'elle est fausse. Mais donnons d'abord quelques informations de base afin de mieux comprendre ce qui est revendiqué.

Dr Lisle : La longueur d'onde d'une onde est définie comme étant la distance entre deux pics consécutifs, ou deux creux consécutifs, (ou deux points consécutifs quelconques d'une pente donnée), en même temps. [Notez que l'expression « en même temps » nécessite nécessairement une convention de synchronie. Nous devons définir ce qui constitue « le même temps » pour deux emplacements différents dans l'espace. Pour cette raison, la longueur d'onde dépendra nécessairement de la convention de synchronisation choisie.] Voir la figure correspondante.

Dr Lisle : Mais nous n'avons pas besoin de mesurer les positions de deux pics en même temps pour connaître la longueur d'onde. Si nous connaissons la forme d'une partie d'une onde, nous pouvons facilement extrapoler le reste et calculer la longueur d'onde. Enfin, nous pourrions simplement mesurer la vitesse de l'onde et sa fréquence (combien de pics franchissent un seuil par unité de temps), et calculer la longueur d'onde sans jamais mesurer la distance entre deux pics. Cette dernière méthode est en fait la façon dont nous déterminons la longueur d'onde pour pratiquement toutes les ondes en mouvement. La fréquence est ce que nous mesurons, la longueur d'onde est ensuite calculée.

Dr Lisle : L'affirmation de Peter (qu'une onde ne peut pas exister avec une longueur d'onde infinie parce que deux pics consécutifs ne peuvent pas exister tous les deux dans un univers fini) est basée sur la fausse hypothèse qu'une onde ne peut exister que si deux pics ou creux consécutifs existent en même temps. C'est-à-dire qu'il prétend essentiellement qu'une onde partielle ne peut pas exister - qu'une onde ne peut pas avoir une longueur d'onde plus longue que la distance entre la source et la destination. Vous pouvez facilement réfuter cela dans votre propre maison en utilisant des ondes sonores. La vitesse du son est d'environ 340 mètres par seconde. La fréquence du son dépend de la hauteur, utilisons donc le do médian sur un piano qui a une fréquence de 261.6255 hertz. Ainsi, si vous écoutez de la musique, une fréquence typique sera d'environ 262 hertz, ce qui signifie que la longueur d'onde sera de 1,2 mètre. Donc, si vous êtes assis sur votre canapé, à 2,4 mètres (7,9 pieds) de la radio, vous êtes à deux longueurs d'onde de la source.

Dr Lisle : Par conséquent, si vous êtes à moins de 1,2 mètre (3,9 pieds), vous êtes à moins d'une longueur d'onde de la source. Voir la figure ci-dessous.[4] Ainsi, l'onde est détruite lorsqu'elle pénètre dans votre oreille avant qu'une longueur d'onde complète ne puisse se former. Selon Peter, une onde ne peut pas exister si la distance entre la source et la destination est inférieure à la longueur d'onde. Par conséquent, si Peter a raison, vous ne pourrez pas entendre la musique provenant d'une radio si vous êtes à moins de 3,9 pieds de celle-ci. Mais bien sûr, vous pouvez. Les écouteurs ne fonctionneraient pas si l'affirmation de Peter était correcte, car la distance entre la source et la destination n'est qu'une infime fraction d'une longueur d'onde.

Si vous êtes à plus d'une longueur d'onde de la source des ondes sonores, pouvez-vous les entendre ? Bien sûr. Une vague fait ne pas doit avoir au moins une longueur d'onde pour exister.

Pierre : P7. LA TROISIÈME. L'énergie d'un photon est donnée par E = h*f (où f est la fréquence du photon et h est la constante de Planck). Et L*f = C (où L est la longueur d'onde du photon, et C est la vitesse de la lumière). Donc, si un photon vient vers la terre, et sa longueur d'onde est une quantité finie (comme cela est nécessaire pour un univers fini, et est également nécessaire pour la causalité locale) alors la seule façon pour que C puisse être infini (venant vers la terre) est si la fréquence f est infinie. Cependant, si “f” est infini, alors l'énergie du photon (E = h*f) sera infinie. Cela signifie qu'un photon unique venant vers la terre depuis une étoile (ou le soleil) aurait une énergie INFINIE. Et cela signifie que Single Photon ferait exploser la terre dès qu'il toucherait la terre. … Mais comme nous pouvons le voir, cela ne s'est pas produit. Par conséquent, il s'agit de la FALSIFICATION EMPIRIQUE de l'hypothèse de Lisle selon laquelle la vitesse de la lumière vers la Terre est infinie.

Dr Lisle : L'erreur de Peter ici découle de son erreur précédente de supposer qu'une longueur d'onde ne peut pas être infinie. Mais en fait, sous ASC, la longueur d'onde de la lumière entrante est bien infinie. De plus, Peter a faussement supposé que la fréquence est affectée par la convention de synchronie. Ce n'est pas le cas. La fréquence est définie comme le nombre de pics (ou creux) qui passent un point dans l'espace par unité de temps. Puisqu'aucun autre emplacement dans l'espace n'est impliqué, la fréquence détectée par un observateur stationnaire ne peut pas être affectée par la convention de synchronie car cette dernière concerne ce qui constitue des horloges synchronisées à deux différent Emplacements. Par conséquent, la fréquence et l'énergie des photons sont inchangées dans le cadre d'une conversion de convention de synchronie. Seule la longueur d'onde est affectée.

Pierre : P8. QUATRIÈME. La vitesse de la lumière est une conséquence directe des équations de Maxwell qui montrent que la propagation d'une onde électromagnétique est le résultat d'une oscillation entre un champ électrique et un champ magnétique dans chaque segment d'onde (ou paquet d'onde). Et la vitesse d'une telle onde est liée à la permittivité électrique (epsilon-zéro) et à la perméabilité magnétique (mu-zéro) de l'espace par l'expression C = 1/SQRT(epsilonZero * muZero).

Dr Lisle : Jusqu'ici tout va bien. Bien que, si Peter comprenait la physique des équations de Maxwell, il saurait qu'elles ne peuvent déterminer que la vitesse aller-retour de la lumière, et non la vitesse à sens unique comme nous le verrons ci-dessous.

Peter : Donc, si la vitesse de la lumière est différente dans différentes directions de l'espace, alors epsilonZero ou MuZero doit être différent dans différentes directions de l'espace.

Dr Lisle : C'est faux. La permittivité et la perméabilité sont des quantités scalaires, ce qui signifie qu'elles n'ont pas de directionnalité. Étant donné que la dérivation de la vitesse de la lumière à partir des équations de Maxwell implique une intégration sur un chemin fermé, elle ne peut déterminer que la vitesse aller-retour de la lumière. Intégrales fermées sont des opérations mathématiques qui impliquent la somme de quantités sur une aller-retour. Par conséquent, le concept d'un voyage aller-retour est intégré dans les équations de Maxwell

Peter : Cependant, les mesures expérimentales montrent que ces quantités sont les MÊMES dans toutes les directions de l'espace.

Dr Lisle : Je dois souligner que le commentaire de Peter ici n'a aucun sens du point de vue de la physique. La permittivité électrique et la perméabilité magnétique de l'espace libre sont des quantités scalaires. Ils n'ont pas de directionnalité, et cela n'a donc aucun sens de dire qu'ils sont « les mêmes dans toutes les directions de l'espace ».

Peter : Donc, cela signifie que la vitesse de la lumière NE PEUT PAS être différente dans différentes directions de l'espace. Ainsi, la vitesse de la lumière vers la terre NE PEUT PAS être infinie en étant à C/2 de la terre. Par conséquent, c'est une preuve EMPIRIQUE que l'hypothèse de Lisle est FAUX.

Dr Lisle : L'affirmation de Peter a été réfutée en 1978 par le Dr Carlo Giannoni. Giannoni a dérivé la forme différentielle complète des équations de Maxwell sans hypothèses de vitesse à sens unique. Il a démontré qu'ils permettent effectivement une vitesse unidirectionnelle non isotrope de la lumière dans l'espace libre. (Voir Giannoni, C., Relativistic Mechanics and Electrodynamics without One-Way Velocity Assumptions, Philosophie des sciences, Vol 45. 1, mars 1978, pp. 17-46). À propos, il existe certains cristaux dans lesquels la vitesse de la lumière dépend de la polarisation et/ou de la direction. Aucun physicien averti ne prétendrait que ceux-ci violent les équations de Maxwell. Par conséquent, les équations de Maxwell permettent une vitesse de la lumière unidirectionnelle non isotrope. Einstein était bien conscient des équations de Maxwell et de leurs implications. Mais Einstein ne les a jamais utilisés comme argument en faveur d'une vitesse de la lumière à sens unique. Il savait que la vitesse unidirectionnelle de la lumière était stipulée plutôt que dérivée.

Pierre : P9. CINQUIÈME. Si la vitesse de la lumière change, la longueur d'onde de l'onde change. Si la vitesse de la lumière augmente, l'onde devient décalée vers le rouge. Et si la vitesse de la lumière diminue, l'onde devient décalée vers le bleu.

Dr Lisle : Cela aussi est faux, et nous pouvons facilement prouver que c'est faux. Une onde devient décalée vers le rouge si et seulement si son la fréquence gouttes. Une onde est décalée vers le bleu si et seulement si son la fréquence augmente. Et rappelez-vous d'en haut que les conventions de synchronie n'affecte la fréquence d'aucune onde. Par conséquent, les décalages vers le rouge et le bleu seront identiques pour un faisceau lumineux donné sous ASC ou ESC pour tout observateur stationnaire.

Dr Lisle : Vous pouvez facilement réfuter l'affirmation de Peter par une expérience. La vitesse de la lumière dans l'eau n'est que de 75 % de sa vitesse dans le vide. Ainsi, lorsque la lumière passe dans l'eau, sa vitesse chute, et donc sa longueur d'onde est réduite à 75 % de l'original. Selon Peter, la lumière sera décalée vers le bleu. Ainsi, la prochaine fois que vous irez nager, lorsque vous serez sous l'eau, regardez directement au-dessus de votre tête et voyez si toutes les couleurs ont basculé vers le bleu. En fait, si Peter avait raison, vous devriez être capable de voir la lumière infrarouge sous l'eau puisqu'elle aura été décalée vers le bleu dans notre champ visuel. Mais bien sûr, cela n'arrive pas.

Peter : Si la vitesse de la lumière vers la terre est infinie, alors la lumière provenant du soleil (ou des étoiles) doit devenir infiniment décalée vers le bleu. Cela signifie qu'elles deviendraient TOUTES des rayons gamma (au pire) et qu'il n'y aurait AUCUNE lumière visible à venir à la terre du soleil ou des étoiles. Cependant, ce n'est PAS ce que nous observons. Nous voyons la lumière visible nous venir des étoiles et du soleil. Par conséquent, il s'agit d'une preuve EMPIRIQUE que l'hypothèse de Lisle est FAUX.

Dr Lisle : En réalité, le décalage vers le rouge et le décalage vers le bleu sont fonction d'un changement de fréquence de la lumière entre la source et l'observateur, ne pas longueur d'onde. Lorsque la lumière traverse une substance, sa vitesse change, mais sa fréquence reste inchangée et, par conséquent, elle n'est pas décalée vers le rouge ou le bleu. Par conséquent, la lumière a exactement la même fréquence lorsqu'elle est mesurée sous ASC que lorsqu'elle est mesurée sous ESC, et donc l'affirmation de Peter est facilement réfutée.

Pierre : P10. SIXIÈME. Les différences de niveau d'énergie dans les atomes dépendent de constantes telles que la permittivité électrique et la perméabilité magnétique. Ces différences de niveau d'énergie déterminent les emplacements et les écarts entre les raies d'émission et d'absorption dans les spectres optiques de (ou de) divers éléments. Nous pouvons regarder les spectres optiques du soleil et des étoiles. Si la vitesse de la lumière était infinie vers la terre, alors les photons émis vers la terre par les atomes dans les étoiles (ou le soleil) doivent montrer des changements de permittivité électrique et de perméabilité magnétique compatibles avec une vitesse infinie de la lumière (puisque la vitesse de la lumière est égale à 1/SQRT (permittivité * perméabilité). Ainsi, nous devrions voir ces changements dans les spectres optiques que nous observons pour la lumière provenant des étoiles vers la terre. Cependant, nous ne voyons PAS de tels changements spectraux qui indiqueraient un infini vitesse de la lumière vers la terre. Par conséquent, c'est une preuve EMPIRIQUE que l'hypothèse de Lisle est FAUX.

Dr Lisle : Les erreurs de Peter ici proviennent de ses erreurs précédentes en pensant que la permittivité électromagnétique et la perméabilité de l'espace libre affectent d'une manière ou d'une autre la vitesse unidirectionnelle de la lumière. Mais comme le Dr Carlo Giannoni l'a démontré en 1978, c'est faux. Les niveaux d'énergie dans les atomes dépendent des constantes électromagnétiques, et ces constantes déterminent la vitesse aller-retour de la lumière. Mais comme l'a souligné Einstein, la vitesse unidirectionnelle de la lumière est une stipulation purement conventionnelle.

Pierre : P11. SEPTIÈME. Nous pouvons mettre en place une expérience d'interférométrie Michaelson-Morley (MMI) modifiée qui peut détecter les différences de vitesse de la lumière dans des directions parallèles à la surface de la terre, par rapport à perpendiculairement à la surface de la terre. Cependant, AUCUNE expérience MMI de ce type n'a jamais montré de différence de vitesse de la lumière parallèlement à perpendiculairement à la surface de la terre. [Un exemple MMI modifié. Chemin = A-B-C. Première jambe = AB. Deuxième étape = ACB. Ajustez les longueurs de chemin pour obtenir une interférence constructive avec le MMI horizontal. Maintenant, inclinez progressivement le MMI à des degrés divers par rapport à l'horizontale, jusqu'à la verticale. SI la vitesse de la lumière perpendiculaire à la surface de la terre est DIFFÉRENTE de la vitesse de la lumière parallèle à la surface de la terre, alors le MMI doit entrer et sortir de l'interférence constructive dans un modèle qui correspond à la différence de vitesse de la lumière entre parallèle et orientations perpendiculaires.] Par conséquent, c'est une preuve EMPIRIQUE que l'hypothèse de Lisle est FAUX.

Dr Lisle : C'est une autre erreur de biais de confirmation, et une erreur vraiment évidente. Peter propose de comparer la vitesse aller-retour de la lumière dans deux directions orthogonales et de montrer qu'elle est la même. Mais l'ASC exige que la vitesse aller-retour de la lumière soit la même dans toutes les directions. Seule la vitesse à sens unique est stipulée comme non isotrope. Ainsi, le fait que la lumière met le même temps pour parcourir un aller-retour A vers B vers A dans le sens nord-sud que pour un aller-retour C vers D vers C dans le sens est-ouest est une prédiction à la fois de l'ASC et ESC. Les deux conventions acceptent que la vitesse aller-retour de la lumière dans le vide est c, quel que soit le chemin.

Pierre : P12. HUITIÈME. Si l'hypothèse de Lisle est vraie, nous voyons CHAQUE partie de l'univers (étoiles, galaxies, etc.)

Dr Lisle : Ici, Peter semble passer involontairement de la critique de la convention de synchronie anisotrope (ASC) au modèle de synchronie anisotrope (ASM). La première est une convention stipulée qui nous permet de définir ce qui constitue des horloges synchronisées aux emplacements de séparation. Ce dernier est un modèle basé sur l'affirmation falsifiable que la Bible utilise la convention de synchronie anisotrope pour décrire les événements, et que l'univers a donc environ 6000 ans tel que mesuré par des horloges synchronisées par ASC. Par ASC, nous voyons définitivement l'univers en temps réel - par définition. Si l'ASM est vraie, alors l'univers que nous voyons a vieilli d'environ 6000 ans depuis sa création, les régions très éloignées vieillissant un peu moins. Peter semble confus au sujet de cette différence cruciale.

Peter : Si c'est le cas, alors il n'y aurait AUCUNE raison de s'attendre à une apparition systématique d'un âge PLUS JEUNE à mesure que nous regardons plus loin dans l'univers. Toutes les galaxies devraient se ressembler (ou se ressembler dans la distribution de la morphologie et du comportement) depuis les galaxies les plus proches de nous jusqu'aux galaxies les plus éloignées. Cependant, ce n'est PAS ce que nous observons. Lorsque nous regardons dans l'univers, nous voyons une plus grande apparence d'âge (d'étoiles et de galaxies) PRÈS de nous, par rapport aux étoiles/galaxies qui sont à 5-10-14 milliards d'années-lumière de nous. Les galaxies plus éloignées apparaissent PLUS JEUNE.

Dr Lisle : Peter a fait beaucoup erreurs ici. Les étudiants en logique reconnaîtront facilement l'erreur de Peter concernant le sophisme de la réification. L'expression « apparence de l'âge » est toujours un exemple de réification parce que l'âge n'a pas littéralement d'apparence. L'âge est un concept de l'histoire le temps entre le début d'un objet et maintenant. Vous ne pouvez pas littéralement voir l'âge.

Dr Lisle : Les gens font souvent cette erreur parce qu'il est parfaitement acceptable d'utiliser des figures de style comme la réification dans une communication informelle non scientifique, lorsqu'on ne fait pas d'argument logique. On pourrait dire qu'une personne « a l'air jeune pour son âge ». Mais nous sommes non littéraux, parce que l'âge ne peut pas être vu. Qu'entendons-nous alors par une telle figure de style ? Nous voulons dire qu'une personne a des caractéristiques physiques observables qui sont typique d'une personne plus jeune. Mais on ne voit pas âge plutôt, nous voyons traits physiques qui sont souvent associés à une tranche d'âge particulière. Mais comment savoir quels traits physiques sont typiques d'un âge donné ? La seule façon pour nous de le savoir est d'avoir observé beaucoup de personnes dont nous connaissons l'âge soit parce que nous les avons vu naître, soit parce que nous avons des documents de leur naissance (comme un acte de naissance ou leur attestation verbale).

Dr Lisle : Mais cela s'appliquerait-il aux galaxies ? Aucun mortel n'a vu naître une galaxie. Avons-nous une documentation historique de leur naissance? Il n'y a qu'un seul témoin oculaire de la création des galaxies – la Bible. Et la Bible enseigne que les étoiles qui composent les galaxies ont été faites au jour 4 de la semaine de la création. Il n'y a aucun témoignage historique qui documenterait l'âge des galaxies à des millions d'années. Par conséquent, c'est une erreur de réification de prétendre que les galaxies « regardent » des âges différents dans le cadre d'un argument. Ils ont simplement l'air à quoi ils ressemblent.

Dr Lisle : De plus, Peter a de nouveau commis le sophisme de l'homme de paille et a démontré qu'il n'avait pas du tout étudié cette question en profondeur. Il affirme que dans le modèle ASC, "il n'y aurait AUCUNE raison de s'attendre à une apparition systématique d'un âge PLUS JEUNE à mesure que nous regardons plus loin dans l'univers". Mais dans mon article technique, j'affirme le contraire. Ceci est expliqué dans la note de bas de page 9. À savoir, dans le modèle ASC, les galaxies à des distances extrêmes de la Terre auront vieilli moins plus de 6000 ans en raison d'effets relativistes. Par conséquent, si les galaxies vieillissent de manière systématique, et en supposant que leur morphologie à la création n'est pas fonction de la distance, alors nous nous attendrions à voir de légères différences systématiques entre les galaxies proches et les galaxies à distance extrême.

Dr Lisle : Peter a également fait l'hypothèse sans fondement que toute différence entre les galaxies proches et les galaxies lointaines est due au vieillissement différentiel. Mais comment quelqu'un pourrait-il le savoir ? Peut-être que Dieu a créé des galaxies avec des différences systématiques en fonction de leur distance par rapport à notre groupe local. Toutes les séquences ne sont pas des séquences temporelles.

Peter : Ils n'ont PAS la même morphologie et le même comportement que ceux qui sont plus proches de nous. Cette observation est donc cohérente avec le fait que les galaxies plus éloignées de nous (plus proches de la périphérie de l'univers observable) sont en réalité PLUS JEUNES lorsqu'elles ont émis la lumière que nous voyons maintenant. C'est donc une autre preuve empirique que l'hypothèse de Lisle est fausse.

Dr Lisle : Ici, Peter a commis l'erreur du biais de confirmation – affirmant que les preuves soutiennent un modèle alors qu'elles soutiennent tout aussi bien l'alternative. À savoir, Peter a affirmé que les légères différences systématiques observées dans la morphologie entre les galaxies proches et lointaines sont cohérentes avec le modèle séculaire standard, et il pense que cela réfute le modèle ASC. Mais s'il avait pris la peine d'étudier le modèle ASC, il aurait découvert qu'il fait la même prédiction.

Pierre : P13. NEUVIÈME. Si l'hypothèse de Lisle est correcte et que la vitesse de la lumière est infinie, alors le taux de transfert d'énergie des étoiles vers la terre devrait être infini (une fois que les photons sont émis par les étoiles).

Dr Lisle : C'est faux. Le taux de transfert d'énergie (les joules par seconde) reçu par l'observateur ne dépend que du nombre de photons reçus par unité de temps et de leur fréquence, dont aucun n'est affecté par les conventions de synchronie. La vitesse de ces photons n'a aucune importance. Peter confond vitesse et puissance.

Dr Lisle : Par exemple, une source distante peut émettre un nombre X de photons par seconde vers un observateur. Si l'observateur est stationnaire par rapport à la source, alors il ne peut recevoir qu'un nombre X de photons par seconde de cette source. Le temps qu'il faut aux photons pour aller de la source à l'observateur n'a aucune importance. S'ils arrivent instantanément, il observe X photons par seconde. S'ils prennent mille ans, il observe X photons par seconde. L'énergie transférée par unité de temps est la même et n'est donc pas affectée par les conventions de synchronie ou les vitesses unidirectionnelles.

Peter : Cela signifie que chaque partie du ciel nocturne doit être à la même température que la surface d'une étoile (car la densité des étoiles et des galaxies dans le ciel nocturne est suffisamment élevée pour que, quelle que soit la direction dans laquelle vous regardez dans le ciel nocturne, cette direction croisera une étoile ou une galaxie).

Dr Lisle : L'affirmation de Peter ici ne découle pas logiquement même de ses propres prémisses déclarées. Ses commentaires ici semblent refléter une incompréhension du paradoxe d'Olbers. La seule façon dont sa conclusion pourrait suivre est si plusieurs hypothèses non énoncées étaient vraies. Par exemple, Peter devrait supposer que (1) l'univers visible contient un nombre infini d'étoiles, et (2) que la luminosité de l'univers en fonction de la distance diminue plus lentement que 1/r^a, où a est supérieur à 1.

Dr Lisle : Mais bien sûr, nul autre que Dieu ne sait si ces deux hypothèses sont vraies. Le nombre d'étoiles dans l'univers visible peut bien être fini, auquel cas l'affirmation de Peter (que « quelle que soit la direction dans laquelle vous regardez dans le ciel nocturne, cette direction croisera une étoile ou une galaxie ») est fausse. De plus, même si l'univers contenait un nombre infini d'étoiles, le ciel nocturne serait toujours sombre si la luminosité totale de toutes les étoiles dans une coquille sphérique donnée de distance r et d'épaisseur dr diminue plus rapidement que 1/r^a, où a est supérieur à 1. L'intégrale de 1/r^a de r0 à l'infini est fini pour toute puissance (a) supérieure à 1.

Peter : Cela signifie que SI l'hypothèse de Lisle est correcte, tout le ciel nocturne devrait être aussi brillant que la surface du soleil (puisque le soleil est une étoile moyenne en termes de température de surface). Cependant, le ciel nocturne est sombre et PAS aussi brillant que la surface du soleil. Par conséquent, il s'agit d'une preuve EMPIRIQUE que l'hypothèse de Lisle est FAUX.

Dr Lisle : Donc, l'affirmation de Peter s'avère être une autre erreur de l'homme de paille. Le modèle ASC prédit un ciel nocturne sombre, ce qui est observé.

Pierre : CONCLUSION C1. L'hypothèse de lumière unidirectionnelle de Lisle a été empiriquement falsifiée.

Dr Lisle : Étant donné qu'aucune des prémisses/affirmations de Peter n'est vraie, son argument n'est pas solide. Conclusion : ne mettez pas beaucoup d'importance sur les allégations Internet non évaluées par des pairs, en particulier lorsqu'elles sont faites par des personnes sans éducation sur le sujet. Si vous souhaitez vous informer sur ce sujet, je vous recommande de lire quelques articles sur la « thèse de la conventionnalité ». De nombreux scientifiques du 20 e siècle ont défendu la thèse de la conventionnalité (et quelques-uns l'ont contestée en vain) – le fait que la vitesse unidirectionnelle de la lumière est conventionnelle et ne peut être mesurée sans l'assumer tacitement à l'avance. Einstein lui-même a brièvement défendu la thèse dans son abécédaire sur la relativité. Mon livre "La physique d'Einstein" a plusieurs chapitres sur la question. Aussi, le livre « Concepts of Simulteneity From Antiquity to Einstein and Beyond » de M. Jammer fournit un résumé assez détaillé de la littérature technique sur le sujet.

[1] Lisle, J., Anisotropic Synchrony Convention—A Solution to the Distant Starlight Problem, Answers Research Journal, Vol 3, pp. 191-207, sept. 2010. https://answersingenèse.org/astronomy/starlight/anisotropic -synchronie-convention-distant-starlight-problem/

[2] Lisle, J. L'astronomie révèle la création.

[3] Peter a également supposé que l'univers physique n'est pas infini dans l'étendue. Il s'agit d'une hypothèse non prouvée.

[4] Dans cette figure, nous avons représenté les ondes sonores comme transversales par souci de clarté. Les ondes sonores sont en fait compressives, ce qui est plus difficile à illustrer. Mais le point reste le même : une onde n'a pas besoin d'avoir une longueur d'onde complète pour exister. Les ondes lumineuses sont transversales.


Voir la vidéo: Red Shift Blue Shift (Septembre 2022).