題:
舊光是否包含其年齡的線索？
Lambda
2017-11-05 09:45:39 UTC
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天體發出的光很舊。就星係而言，它已經有幾百萬年的歷史了。在我看來，光可能顯示出它的年齡跡象。

令我感到驚訝的是，谷歌搜索只發現了該領域的一項研究：對地外源光速的測量。它查看了幾顆明亮的恆星的光速：Aldebaran，Capella和Vega。結果表明速度不同！

我的問題是，物理學家是否還有其他研究是對舊光還是對新光？在一百萬年前的干涉儀燈下觀看將非常有趣。我可以想到許多其他測試，而且我相信物理學家可以想到更多。為什麼還沒有完成呢？我們可以通過仔細觀察舊燈來找到年齡標記嗎？

評論不作進一步討論；此對話已[移至聊天]（http://chat.stackexchange.com/rooms/68285/discussion-on-question-by-lambda-does-old-light-contain-clues-to-its-age）。
國際海事組織，這個問題的理想答案是（指出顯而易見的是，目前的常設答案對此是公義的）+（說明鏈接的文章與此兼容）。我真的很期待第二部分。:)
很多天體光不是很舊：https：//xkcd.com/1342/
相關但並非重複：https：//physics.stackexchange.com/q/69448/26076
五 答案:
C. Kent
2017-11-05 11:18:00 UTC
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光不會“體驗”時間，“年齡”這個概念不適用於有意義的方式（相對於人類經驗而言）。 [作為背景；如果可以達到全光速，則回想物體的時鐘會變慢，因為它們接近“光”的速度達到理論上的0。光子源確實具有傳統（人類經驗）意義上的“年齡”，並且我們說光與源一樣古老是標準的。這樣，“年齡”就沒有傳統的衰老效果了。

儘管光源以傳統方式老化，並且實際上可能已被完全燒毀，儘管我們今天可以從太空中的遙遠位置觀察到它，但是來自物體的任何光子無論光源有多老都與光源無異。一個新創建的光子，假設它具有相同的波長。在我看來，在不知道光的來源的情況下，您無法分辨光的“年齡”，因為實際上光是永恆的。

評論不作進一步討論；此對話已[移至聊天]（http://chat.stackexchange.com/rooms/68286/discussion-on-answer-by-c-kent-does-old-light-contain-clues-to-its-年齡）。
Chris
2017-11-05 10:15:28 UTC
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宇宙中最古老的光是宇宙微波背景，它僅比宇宙年輕38萬年。它顯示了隨著宇宙膨脹而發生的紅移的年齡跡象-CMB在創建時就已經可見，並且現在處於微波頻譜中。但是除此之外，結果與它的行為一致，就像正常的“年輕”光一樣。

沒有任何實驗可以證明光不會在某個時間範圍內以某種方式演化-我們只能真正地測試我們期望光可以演化的特定方式，並為必鬚髮生的時間範圍設置限制。因此，關於光可能以某種方式隨時間演變的想法並不是真的可以證偽的。如果是一名研究生，我肯定會說這應該是在關於光如何隨時間演變的具體，可證偽的理論的背景下進行的。

據我所知，所有具有光子演化的模型都要求光子具有非零的靜止質量。如果光子的靜止質量不為零，它們可能會在很長的一段時間內衰減成其他粒子，它們可能像中微子一樣向另一個粒子振盪，並且隨著時間的流逝（隨著它們的紅移而變慢）（非常輕微）。粒子數據組將光子質量上的電流極限列為$ m_ \ gamma < 10 ^ {-18}〜\ rm eV $。請注意，這意味著CMB光子的速度在標稱光速的$ 2 \ cdot10 ^ {-4} \ rm \ frac {meters} {universe \ age} $美元以內，因此，如果存在，則減慢的速度將非常遠太小而無法直接測量。

第一段為+1，“不能證明否定”為-1。
@EricDuminil您能詳細說明嗎？
@EricDuminil:為什麼關於“您不能證明負面”的-1？無法證明光不會老化。但這沒有任何意義，我們還沒有找到任何證據或跡象。
“你不能證明消極”是完全錯誤的。每個聲明都可以用否定形式編寫。不可能證明什麼嗎？“你不能證明是負面的”也是負面的。你是怎麼證明的？:)參見https://departments.bloomu.edu/philosophy/pages/content/hales/articlepdf/proveanegative.pdf
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@tfb:請注意“這裡還不能證明您是否同意”和“您不能證明您是否同意”之間的區別。另外，我認為我們無法在物理學上證明任何東西。我們暫時僅擁有一些被認為“足夠好”的模型。
如果不能證明是否定的，我將不得不退還我的數學學位。
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感謝您的澄清。我真的不確定您是否可以宣稱“沒有實驗可以證明光在一定時間內不會以某種方式演化”。我們可以使用的光少於ns ns，我們還可以看到13Gy的光。我們還可以使用1000或100萬年前的類似恆星（造父變星）發出的光。您還需要什麼來檢驗該理論？編輯：良好的編輯。現在您的答案很好。
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有沒有人做過一個實驗來證明，在合理的範圍內，CMB輻射與相同頻率的新鮮產生的光子相同？例如，有人通過實驗證明他們具有相同的勢頭嗎？
@MichaelGrazebrook相對於它的能量，是什麼意思？可能不是直接進行的-這將是一項非常困難的實驗！但是，由於$ E ^ 2-p ^ 2 = m ^ 2 $，對光子質量的限制隱式設置了該偏差的限制。實際上，如此小的偏差實際上將無法測量。
@Chris-這就是我的意思，但這會很難嗎？我可以想像構造一個長而非常冷的管子，該管子指向夜空中最暗的地方，一端裝有過濾器，然後創建了克魯克斯輻射計。當然，理論上的質量應該相同-這就是為什麼要進行實驗！它只會檢測出總體差異，但是很高興看到它得到證明。
@MichaelGrazebrook別介意製造這種在昏暗的微波上運行的設備的困難-我不了解如何單獨測量光的動量和能量。
一個挑戰！取一個矩形的輕質材料。讓一半吸收CMB，另一半吸收它。懸在細絲上，以便旋轉可測量扭轉。放置在極冷的“黑色”管的封閉端附近。指向黑色空間。交替指向4K黑色表面或0K黑色表面以查看扭轉是否發生變化。這僅應衡量動量。那足夠敏感以檢測效果嗎？
@Chris除了通過假設要測試的關係之外，我看不到它如何測量能量。您無法對動力進行更純粹的測試。當然，我們希望結果將是這些光子是完全正常的光子，但是有實驗可以測試所有情況下的理論。這將是一個非常便宜的天體物理學實驗！
@MichaelGrazebook可以測量動量，但不能測量單個光子甚至僅用於CMB的動量，您也將獲得所有的前景輻射，這將沖刷您的信號。我傾向於認為您也很難找到具有所需微波特性的材料。
anna v
2017-11-05 12:43:04 UTC
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一個人可以問“這塊岩石有多大年齡”這個問題，並通過研究晶格結構隨時間的變化，晶格中其他原子的分散也取決於時間等而獲得良好的答案。之所以能夠做到這一點，是因為岩石的基本晶格在時間上是恆定的。它們可能以一定的速率分解，以一定的速率與多餘的原子相互作用等，但是基數在時間上是恆定的。

光由成千上萬個重疊的光子（而不是相互作用）組成，這些光子的量子力學波函數以產生觀察到的光的方式相加。與晶格中的原子相反，該結構是瞬時的，即在此經典光波解中的切片垂直於其運動方向

emwave

將包含成千上萬個沿行的光子，除了波的頻率即其能量$ E = h \ nu $的歷史外，沒有其他歷史記錄。這可以是多普勒頻移的，譜線可以給出傳播時間和原點的歷史。因此，有可能在特殊情況下（如多普勒頻移）從遠處來的波列中找到歷史，並且在脈衝星和脈衝星存在間歇信號的情況下，人們可能會從到達的光的振幅變化中獲得額外的信息。 ，就像中子星合併一樣，它給出了電磁輻射合併的歷史（最近也有引力輻射，但這又是另一回事了。）

實際上，關於時間晶體的完全新研究可能會在將來打開一個窗口，類似於時間在正常晶體中引起的污染，在該晶體中可以了解歷史，但我不贊成呼吸。沒有提出任何可能發出波列的自然時間晶體，可以用來從到達的光中提取歷史。

Anixx
2017-11-06 00:02:45 UTC
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宇宙源發出的光通常具有已知元素的光譜線，例如氫。如果光源從我們身邊移開，或者光在途中失去能量，則光譜線會向紅色末端移動。由於宇宙膨脹，因此所有光在行進時都會失去能量，我們可以通過測量光譜線的位移來大致確定光行進的距離。
是的，但是如何分辨它是來自遙遠恆星的古老光子，還是來自同一個房間的光源的年輕光子。您不能要求它提供出生證明。
@Jasen不能是來自同一房間的年輕人，因為它的氫光譜線發生了偏移。
@Jasen關鍵是您沒有在測量一個光子，而是在測量您知道來自恆星的光子數量（但可能不確定恆星有多遠）
Russell Hankins
2017-11-07 19:35:17 UTC
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我認為，光在很長的距離內傳播時會慢慢損失少量能量。這本身表現為來自遙遠星系的光的紅移。該能量沒有損失，而是由光粒子引起的將光源和光目的地彼此推開的結果。這可以看作是電磁力推動兩個星系彼此分離的示例，因為光在兩個星系之間來回反彈。儘管目前的科學共識是這种红移是由空間本身的擴展引起的，但我認為，這種空間擴展會導致宇宙的大型結構（如星系團）早已消散。但是，在銀河系之間傳播的光會引起將銀河系推離彼此的力。儘管不需要“暗能量”或違反質量和能量守恆定律，但這與擴大空間具有相同的效果。無論您是同意我的觀點，還是嚴格遵循科學界的看法，都可以通過測量相對於預期頻率的紅移來大致了解舊光。

這是一個有趣的理論。也許您可以進行一些實驗，看看自然是否支持您的假設。
在近距離處，當光子在兩個電子之間來回反彈時，它使電子彼此加速離開。由於光子撞擊電子之前和之後電子相對速度的差異，電子的這種加速導致光子發生紅移。


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