Los fotones no perciben el tiempo porque se mueven a la velocidad de la luz. Si no ha pasado el tiempo para el fotón individual creado en el Big Bang, ¿cómo es que su longitud de onda se ha extendido a microondas? ¿Dónde se ha ido la energía de la reducción en la longitud de onda?

Algunas cosas necesitan aclaración:

La radiación CMB no consiste necesariamente en microondas. El CMB tiene un espectro térmico de cuerpo negro que solo alcanza su punto máximo en la región de microondas.

La pregunta dice “los fotones no experimentan el tiempo” pero no hay nada en física que diga esto [1]. Lo que sabemos es que entre dos líneas de tiempo parecidas al tiempo existe una transformación que relaciona las coordenadas y los intervalos adecuados, pero explota una transformación a la geodésica nula de un fotón; Hay una singularidad allí. Simplemente no es posible o significativo parametrizar la línea del mundo de los fotones en términos de una propiedad, por lo que no podemos decir “los fotones no experimentan el tiempo (o experimentan otra cosa para el caso)”. Tengo el presentimiento de que proviene la idea errónea [2].

Respuestas
(1) ¿Cómo se “estira” la longitud de onda?
La longitud de onda del fotón aumenta junto con la expansión métrica del universo.

(2) ¿A dónde va la energía?
La conservación de la energía no es absoluta; Es un principio contingente. En términos más simples, si un sistema tiene una simetría de traducción de tiempo, entonces está bien aplicar la conservación de energía. El universo no es un sistema así, por lo que la conservación de energía no está definida, y tampoco lo es la energía fotónica CMB.

NOTAS
[1] Tenga en cuenta que el intervalo espacio-tiempo del fotón viene dado por


pero esto no requiere que


como sería el caso para un solo punto en un intervalo de tiempo, pero solo requiere que cualquiera y todos los pares de (x, t) para un fotón se mapeen a cero.

[2] Sospecho que la confusión proviene de nuestra imaginación defectuosa y extrapolando incorrectamente los casos limitantes. Funciona así: un objeto se mueve de A a B. Medimos nuestra longitud de coordenadas e intervalos de tiempo. Luego podemos preguntar y calcular cuánto tiempo de propiedad del objeto transcurrió en relación con nuestros relojes, y obtenemos el resultado habitual de dilatación del tiempo. Entonces podemos dejar que la velocidad del objeto vaya a la velocidad de la luz y nuevamente preguntar y calcular la cantidad de propiedad del objeto transcurrido, y por supuesto obtenemos cero, y luego concluir que el tiempo no transcurre para los fotones. ¡Esto está mal! En realidad, está mal en muchos niveles, pero debe señalarse que el tiempo experimentado por el objeto en movimiento es como siempre, perfectamente normal. Entonces, la conclusión lógica, aunque no técnicamente correcta, sería que el tiempo pasa normalmente para los fotones, no que se detenga. Recordatorio importante : el tiempo adecuado para un fotón no está definido.

Según tengo entendido, la mecánica de onda no funciona así. La longitud de onda es independiente de la frecuencia y la amplitud, a menos que la velocidad de propagación sea fija. La cantidad de energía en una onda está en su amplitud. Esta es una generalización ya que las propiedades de las ondas de luz están interconectadas debido a la relatividad.

En cualquier caso, no creo que esté claro que ‘estirar’ la longitud de onda necesariamente significa que la energía ha disminuido. Si es así, entonces no es difícil imaginar que la energía se transfirió a otra parte (o en todas partes) del Universo en su materia.

Y si se pregunta cómo es posible que las longitudes de onda hayan cambiado aunque no haya pasado el tiempo para los fotones, entonces es una cuestión de relatividad. En relación con su marco de referencia, el tiempo no ha pasado. En relación con la nuestra mirando hacia atrás en la radiación de fondo de microondas, sí. Pero también, estás jugando con la dualidad de luz de onda de partículas. No he leído si las ondas están sujetas a esto de la misma manera que las partículas.

Simplemente hablando, desde su propio marco de referencia, no ha pasado tiempo para ningún fotón desde su inicio. No estoy seguro de si es apropiado llamar a los microondas “fotones”.

Para responder a su primera pregunta: no ha pasado el tiempo para el fotón, pero ha pasado el tiempo para todo lo demás, y es este “todo lo demás” el que realmente puede observar la longitud de onda. De hecho, el fotón no tiene idea de cuál es su propia longitud de onda, por una razón muy fundamental. Existe un principio de incertidumbre, fácilmente derivado de la mecánica cuántica, que relaciona la incertidumbre de una medición de energía con el tiempo que lleva hacer esa medición:
[matemáticas] \ Delta E \ Delta t \ geq \ frac {\ hbar} {2} [/ matemáticas]

Si no ha transcurrido ningún tiempo, entonces [matemática] \ Delta t = 0 [/ matemática], por lo que la incertidumbre en la energía (y, por lo tanto, en la longitud de onda) debe ser infinita. Así que no se preocupe si el fotón ve su propio cambio de longitud de onda, porque no puede saber cuál es su propia longitud de onda.

Su pregunta sobre dónde va la energía está por encima de mi calificación salarial como un simple experimentalista; Esperemos que alguien más pueda dar una buena respuesta.

Los fotones perciben el tiempo y el espacio a pesar de que viajan a la velocidad de la luz. Se generan en el espacio y el tiempo dentro de los átomos a partir de electrones. Siguen las restricciones impuestas por el espacio y el tiempo. Es por eso que no tienen la velocidad infinita que desean tener. Están satisfechos con una velocidad de 300 000 000 metros / segundo. Los fotones en la radiación CMB han recorrido un largo camino desde el Big Bang. El universo se ha expandido exponencialmente durante el período ‘inflacionario’. Es por eso que puede haber aumentado la longitud de onda y puede haber perdido energía en el proceso. La relatividad proviene principalmente de los ojos de los espectadores y de la ubicación en la que se encuentran. La apariencia de las personas y el tiempo y el espacio son diferentes entre sí. El tiempo y el espacio fluyen a la misma velocidad para cada cosa a través de este Universo. No hay excepción

Por supuesto, esto supone que el CMB es lo que se supone que es.

Hace solo unos años, Voyager e IBEX falsificaron todos los modelos teóricos que teníamos de la heliosfera del sol. Lo que encontraron fue que las partículas cargadas del sol (viento solar) se detuvieron casi por completo en la heliosfera.

Ahora las partículas cargadas deben emitir radiación cuando se desacelera, igual a la cantidad de energía que se necesita para acelerarlas. Según la mecánica cuántica, esto estaría en la frecuencia de microondas.

Por supuesto, esto ocurriría en una esfera de 360 ​​grados alrededor del sol. No se ha detectado ninguna otra radiación en la frecuencia adecuada para dar cuenta de este conocido proceso de física.

Dado que no se han tenido en cuenta todas las fuentes en primer plano, ya que en la última década descubrimos este evento que falsificó todos los modelos teóricos de la heliosfera, es imposible en este momento descartar este proceso físico como la causa de lo que llamamos El CMB.

Hasta que se realicen más mediciones in situ y dado que no se ha detectado ninguna otra radiación que pueda ser consecuencia de este evento, no confíe en las causas extragalácticas cuando la causa es más probable y condujo a la falsificación de modelos heliosféricos.