Verstößt die Rotverschiebung von Photonen durch die Expansion des Universums gegen die Impulserhaltung?

Die Energie-Impuls-Beziehung,

E 2 = m 2 c 4 + p 2 c 2 ,

lassen Sie uns den Impuls eines masselosen Teilchens ableiten:

p = E c = h v c

Die Expansion des Universums verschiebt jedoch das Licht rot. Dies sollte den Impuls von Photonen verringern. Wohin würde der Impuls gehen, damit die Impulserhaltung erhalten bleibt?

Ist dies eine andere Frage als astronomy.stackexchange.com/questions/18613/… ?
@RobJeffries Ja, denn meines Wissens gilt die Energieerhaltung in GR nicht. Ich frage nach Schwung.
Hellblau verschiebt sich, wenn es in Superhaufen fällt, und dann etwas weniger rot, wenn es aus dem Gravitationsschacht des sich ständig ausdehnenden Haufens herausklettert. Grundsätzlich bewirkt die Expansion, dass sich das Universum nicht wie ein geschlossenes System in Bezug auf Energie oder Impuls verhält; aber das ist nur in extrem großen Maßstäben.

Antworten (1)

In der Relativitätstheorie können Sie sich ein einziges Erhaltungsgesetz vorstellen, das die Erhaltung von Energie und Impuls vereint – die Erhaltung des Vierer-Impulses . Energie und Impuls sind die nullte bzw. die erste bis dritte Komponente des Viererimpulses. Solche Erhaltungssätze ergeben sich aus der Invarianz der Lagrange-Funktion bezüglich einer Translation in Raum-Zeit-Koordinaten.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie sind diese Erhaltungssätze lokale Konzepte, die (die meisten Leute denken) nur in lokalen, inertialen (flachen) Bezugsrahmen angewendet werden können. Insbesondere können sie nicht in sich ändernden Raumzeiten angewendet werden und können daher nicht auf Situationen angewendet werden, die die Expansion des Universums beinhalten.

Der zweite Absatz ist ein wenig durcheinander und lässt es klingen, als gäbe es eine Kontroverse unter Experten, obwohl dies nicht der Fall ist. Das Problem ist nicht, ob sich die Raumzeit "ändert" oder einen zeitähnlichen Tötungsvektor hat. Das ist nur die Bedingung dafür, dass Testteilchen eine erhaltene Energie haben. Die Frage ist, ob die Raumzeit gekrümmt ist. (Als Nebensache, hier nicht relevant, gibt es eine Möglichkeit, im Fall asymptotisch flacher Raumzeiten eine global konservierte Masse-Energie zu erstellen.)
Verstößt die Rotverschiebung von Photonen durch die Expansion des Universums gegen die Impulserhaltung?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v