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ライト所要時間効果と宇宙論的機能

この未発表の記事では、私の以前の論文の続編です (また、ここで掲載 “電波源とガンマ線バースト管腔ブームですか?“). このブログのバージョンでは、抽象が含まれています, 導入と結論. 記事の完全版は、PDFファイルとして提供され.

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抽象的な

光の走行時間の影響 (LTT) 光の有限速度の光学的症状である. 彼らはまた、空間と時間の認知画像に知覚的制約を考慮することができる. LTT効果のこの解釈に基づいて、, 私たちは最近、ガンマ線バーストのスペクトルの時間的·空間的変化のための新しい仮説モデルを発表 (GRB) と電波源. この記事では、, 私たちはさらなる分析を取り、LTT効果が膨張宇宙の赤方偏移観測などの宇宙論的な特徴を記述するのに優れたフレームワークを提供することができることを示して, および宇宙マイクロ波背景放射. 非常に異なる長さと時間スケールにおけるこれらの一見異なった現象の統一, その概念の単純さと一緒に, このフレームワークの好奇心有用性の指標とみなすことができる, そうでない場合、その有効性.

はじめに

光の有限速度は、私たちが、距離と速度を感知する方法に重要な役割を果たしている. 私たちはそれらを見るようなものではないことを知っているので、この事実はほとんど驚きとして来るべきではない. 私たちが見る太陽, 例えば, すでに私たちはそれを見た時点で8分古いです. この遅延は自明である; 私たちは今、太陽で何が起こっているかを知りたい場合は、, 私たちがしなければならないすべては8分間待つことです. 私たちは, それにもかかわらず, しなければならない “正しい” 私たちの知覚のこの歪みのために、光の有限速度まで私たちが見ているものを信頼する前に、.

何驚くべきことである (そしてめったに強調表示しない) それが来るときの動きを感知することである, 私たちは逆算することはできません私たちは太陽を見ての遅れを取ると同じように. 私たちは本当とは思えないほど高速で移動する天体が表示された場合, 私たちはそれがどのように迅速かつどのような方向に把握することはできません “本当に” さらに仮定をせずに移動する. この困難を処理する一つの方法は、物理学のアリーナの基本的な特性のために動きの私たちの知覚の歪みを帰することです — 空間と時間. アクションのもう一つのコースは、私たちの知覚と下層の間の切断を受け入れることです “現実のもの” そして、何らかの形でそれに対処.

第二の選択肢を探る, 私たちは、知覚映像を引き起こす根本的な現実を前提とし. 今後は、古典力学に従うように、この基本的な現実をモデル化する, と知覚の装置を通じて知覚絵をうまく. 言い換えると, 私たちは、基礎となる現実のプロパティに光の有限速度の症状の属性はありません. 代わりに, 私たちは、このモデルが予測する当社の認知絵をうまく、私たちは観察しないプロパティは、この知覚的制約から発信できるかどうかを検証する.

スペース, その中のオブジェクト, そして彼らの動きがある, 概して, 光学知覚の製品. 一つは、誰もそれを知覚するように知覚が現実から生じることを当然のそれを取る傾向にある. この記事では、, 私たちは私たちが知覚することは、基礎となる現実の不完全または歪んだ画像であるという立場を取る. さらなる, 私たちは、基礎となる現実のための古典力学をしようとしています (そのために私たちは絶対のような用語を使用, 実体のか物理的な現実) それが私たちの知覚映像と収まる場合には、私たちの認識が見て与えていない (私たちは、感知されたか、驚異的な現実を指す可能性がある).

私たちは知覚の症状が単なる妄想であることを示唆していないことに注意してください. 彼らはそうではありません; 現実は知覚の最終結果であるため、彼らは確かに私達の感知された現実の一部である. この洞察は、ゲーテの有名な声明の背後にあり, “目の錯覚は、光学真実です。”

私たちは、最近、物理学の問題に思考のこのラインを適用. 私たちは、GRBのスペクトル進化を見て、それはソニックブームのものと著しく類似していることが判明. この事実を使用して, 私たちは私たちの知覚としてGRBのためのモデルを提示 “管腔の” ブーム, ローレンツ不変性とその下の現実のための私達のモデルに従う、それが現実の私たちの知覚写真です理解して (認知絵を引き起こす) 相対論的物理学に違反する可能性が. モデルと観測特徴の間の顕著な合意, しかしながら, 対称電波源へのガンマ線バーストを超えて拡張, また、仮想的な管腔ブームの知覚的効果とみなすことができる.

この記事では、, 私たちはモデルの他の影響を見て. 私たちは、光の移動時間の間の類似で始まる (LTT) 特殊相対性理論での効果と座標変換 (SR). SRはLTTの効果に基づいて、部分的に導出されているため、これらの類似性はほとんど驚くべきものである. 次に、LTT効果の形式化として、SRの解釈を提案し、この解釈に照らして、いくつかの観測された宇宙の現象を研究.

ライト所要時間に及ぼす影響とSRの間の類似点

特殊相対性理論は線形互いに対して運動して座標系間の座標変換を求める. 私たちは、SRに組み込まれた空間と時間の性質に隠された仮定に直線性の起源をトレースすることができます, アインシュタインが述べたように: “最初の場所では、方程式は、我々は、空間と時間に属性均質性の性質のために線形でなければならないことは明らかである。” そのため直線性のこの仮定の, 変換式の元の導出が近づいて後退オブジェクト間の非対称性を無視します. 両方接近後退オブジェクトが常に互いに後退される2つの座標系で記述できる. 例えば, システムの場合 K 別のシステムに対して移動される k 正のX軸に沿って k, 安静時、オブジェクト内 K 正で x 負で別のオブジェクトながら後退さ x の原点に観察者に近づいている k.

アインシュタインの原論文の座標変換が導出される, ある程度, 光移動時間の現れ (LTT) 効果とすべての慣性系における光速度不変を課すの結果. これは、最初の思考実験の中で最も明白である, 棒で動く観測者が自分の時計を見つけるところにより、ロッドの長さに沿って光の進行時間の差に同期していません. しかしながら, SRの現在の解釈に, 座標変換は、空間と時間の基本的な性質と考えられている.

SRのこの解釈から生じる一つの問題は、2つの慣性フレーム間の相対速度の定義が曖昧になることである. 観察者によって測定された可動フレームの速度である場合, その後、コア領域から始まるラジオジェットで観察された超光速運動は、SRの違反となります. そのLT効果を考慮して、我々は推論することがある速度である場合, その後、我々はsuperluminalityが禁止されていること余分なアドホック仮定を採用する必要が. これらの困難は、SRの残りの部分からの光の走行時間の影響を解きほぐすすることが望ましい場合があることを示唆している.

このセクションでは、, 我々は、脳によって作成された認知モデルの一部として、空間と時間を検討します, と特殊相対性理論が認知モデルに適用されると主張している. 絶対的な現実 (SR-のような空間·時間は、私たちの認識となっている) SRの制限が従うことはありません. 特に, オブジェクトはsubluminal速度に制限されていない, 彼らは空間と時間の私たちの知覚のsubluminal速度に制限されているかのように、彼らは私たちに表示される場合があります. 我々は、SRの残りの部分からLTT効果を解きほぐす場合, 我々は、現象の広い配列を理解することができます, 私たちはこの記事で見るように.

SRとは異なり、, LTTの効果に基づいて考察がオブザーバーに近づいたオブジェクトの変換法の本質的に異なるセットになり、それらの彼から後退. より一般的に, 変換は、物体の速度及び監視者の視線との間の角度に依存する. LTTの効果に基づく変換式は、非対称的にオブジェクトに近づくと後退TREATので, 彼らは双子のパラドックスへの自然なソリューションを提供, 例えば.

結論

空間と時間は、私たちの目に光の入力の外に作成された現実の一部であるため, そのプロパティの一部はLTT効果の症状で, 特に動きの私たちの知覚に. 絶対的な, 物理的な現実は、おそらく光入力を生成することは、私たちは私たちの知覚空間と時間に帰するプロパティに従うことはありません.

我々はLTT効果がSRのものと定性的に同一であることを示した, SRは唯一互いに後退参照のフレームを考慮していることに注意. SRの座標変換の一部がLTT効果に基づいて導出されるため、この類似性は驚くべきことではない, そして、部分的に光がすべての慣性フレームに対して同じ速度で移動するという仮定に. LTTの兆候として治療において, 我々は、SRの第一の動機に対応していませんでした, これマクスウェル方程式の共変製剤である. これは、座標変換の電気力学の共分散を解きほぐすことが可能であり得る, それは、この記事で試みていないが、.

SRとは異なり、, LTT効果は非対称である. この非対称性はsuperluminalityに関連した双子のパラドックスへの解像度と想定因果関係違反の解釈を提供します. さらに, superluminalityの知覚はLTT効果によって変調される, と説明して gamma 線バーストと対称ジェット. 私たちは、記事で示したとおり, 超光速運動の認知も、宇宙の膨張と宇宙マイクロ波背景放射のような宇宙論的な現象の説明を保持している. LTT効果は、我々の認識の基本的な制約として考慮されるべきである, その結果、物理学の, むしろ孤立した現象のための便利な説明としてより.

私たちの知覚はLTT効果を介して濾過されていることを考えると, 私たちは絶対の性質を理解するために、私たちの知覚の現実からそれらをデコンボリューションする必要が, 物理的実在性. このデコンボリューション, しかしながら, 複数のソリューションでの結果. このようにして, 絶対的な, 物理的な現実は私たちの理解を超えている, あらゆる 想定 絶対的な現実のプロパティは、どれだけ結果として得られるを通じて検証することができます 知覚 現実は我々の観察と一致している. この記事では、, 私たちは、基礎となる現実は私たちの直感的に明白な古典力学に従うと仮定し、光の進行時間効果を介して濾過したときにそのような現実が認識されるだろうか質問をし. 私たちは、この特定の治療は私たちが観察し、特定の天体物理学と宇宙論的な現象を説明できることを実証した.

SRの座標変換は、空間と時間の再定義と見ることができる (または, より一般的に, 現実のもの) 光による移動時間の効果に対する運動の私たちの知覚の歪みに対応するために. 一つは、SRが適用されると主張するように誘惑される “リアル” 空間と時間, ではない私たちの知覚. 議論のこのラインは質問を頼む, 何本物だ? 現実は私たちの感覚入力から始まる私たちの脳内に作成さだけ認知モデルである, 視覚入力は、最も重要である. スペース自体は、この認知モデルの一部である. 空間の性質は、私たちの知覚の制約のマッピングである.

現実の真のイメージとして私たちの知覚を受け入れ、特殊相対性理論で説明したように、空間と時間を再定義するの選択は確かに哲学的な選択にのぼる. 記事で紹介した代替が現実は私たちの感覚入力に基づいて、脳内の認知モデルであることを現代の神経科学の観点からインスピレーションを得ている. この方法を採用することは、絶対現実の性質を推測し、私たちの本当の知覚にその予測された投影を比較するに私たちを減少させ. それは単純化し、物理学のいくつかの理論を解明し、宇宙にいくつかの不可解な現象を説明することができる. しかしながら, このオプションは、不可知の絶対現実に対するさらに別の哲学的な姿勢である.

電波源とガンマ線バースト管腔ブームですか?

この記事は、現代物理学Dの国際ジャーナルに掲載されました (IJMP–D) で 2007. それはすぐになった トップアクセスさ条 によるジャーナル ヤン 2008.

それは、ハードコア物理学の記事のように思えるかもしれませんが, それは、実際にはこのブログや私の本に浸透哲学的洞察力を応用したものである.

このブログのバージョンでは、抽象が含まれています, 導入と結論. 記事の完全版は、PDFファイルとして提供され.

ジャーナルリファレンス: IJMP-Dフル. 16, しないでください. 6 (2007) 巻. 983–1000.

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抽象的な

GRB残光の軟化は、ソニックブームの周波数進化に著しい類似点を負担. ソニックブームコーンの先端に, 周波数は無限である, ガンマ線バーストのような多くの (GRB). コー​​ンインサイド, 周波数が急速に超低周波範囲に減少し、音源が同時に2箇所に現れる, ダブルローブ電波源を模倣. しかし “管腔の” ブームはローレンツ不変性に違反するため、禁止されています, それは詳細を詰める、既存のデータとの比較をしたくさ. この誘惑は、さらに電波源といくつかのガンマ線バーストに関連付けられている天体で観測されたsuperluminalityにより増強される. この記事では、, 私たちは架空の管腔ブームから観測周波数の時間的·空間的変動を計算し、私たちの計算と、現在の観測値との間に著しい類似性を示す.

はじめに

音を発する物体が速くその媒体中の音の速度より媒質を通過する際にソニックブームが作成され. オブジェクトには、メディアを横断する, それが発する音は、円錐形の波面を作成する, 図に示すように、 1. この波面の音の周波数があるため、ドップラーシフトの無限大である. 円錐形の波面背後に頻度が劇的に低下し、すぐに超低周波範囲に達する. この周波数発生がガンマ線バーストの進化を残光することが著しく類似している (GRB).

Sonic Boom
フィギュア 1:. 超音速動作中のドップラー効果の結果として、音波の周波数の進化. 超音速物Sは、矢印に沿って移動している. 音波が原因運動に「反転」されている, 従って波が軌道マージ2つの異なるポイントで出射され、観察者に到達すること (Oにおける) 同時に. 波面は、観察者に当たると, 周波数が無限大である. その後, 周波数が急激に低下.

ガンマ線バーストは非常に短いです, しかしの激しい点滅 \gamma 空の光線, 数分、数ミリ秒から持続, 現在は激変星の崩壊から生じると考えられている. 短い点滅 (プロンプト排出量) 次第に柔らかくエネルギーの残光が続いている. このようにして, イニシャル \gamma 光線は、速やかにX線により置換されている, 光さえ無線周波数の波. スペクトルのこの軟化は、かなり以前から知​​られています, 最初極超新星を用いて説明した (火の玉) モデル. このモデルで, 相対論拡大火の玉が生成 \gamma 放出, 火の玉が冷却としてスペクトルが軟化し、. モデルがで放出されるエネルギーを計算 \gamma 領域として 10^ {53}10^ {54} 数秒でエルグ. このエネルギー出力は約に類似している 1000 倍の生涯にわたって太陽から放出された全エネルギー.

最近になって, 時定数を変化させたピークエネルギーの逆数減衰は経験的に崩壊星モデルを使用してピークエネルギーの観察時間発展に合わせて使用​​されている. このモデルによる, ガンマ線バーストは、恒星の崩壊で非常に相対論の流れのエネルギーが消費されているときに生成されている, その結果、放射ジェットは視力の私達の線に対して適切に角度を付けて. エネルギー放出が等方ではないので崩壊星モデルは、より低いエネルギー出力を推定, しかしジェットに沿って集中. しかしながら, 崩壊星イベントの発生率は、放射線ジェットがガンマ線バーストとして表示することができ、その中の立体角の割合を補正しなければならない. ガンマ線バーストは、一日一回の割合で、大きく観測される. このようにして, ガンマ線バーストに電力を供給激変イベントの予想速度の順である 10^410^6 1日につき. そのため速度と推定エネルギー出力間のこの逆の関係の, 観測されたGRBあたり放出された全エネルギーは同じまま.

私たちは超音速モーションでソニックブームと同様の効果として、GRBと考える場合には, 想定激変エネルギー要求は不要になります. 超音速オブジェクトの私たちの知覚のもう一つの特徴は、私たちは、同時に2つの異なる場所での音源を聞くことです, 図に示すように、 2. 超音速物体の軌道に異なる2点で放出された音波が時間的に同じ瞬間に観察者に到達するため、この奇妙な効果が起こる. この効果の最終結果は、音源の対称的に後退一対の知覚で, これ, 管腔世界で, 対称電波源の良い説明です (銀河核やDRAGNに関連ダブル電波源).

superluminality
フィギュア 2:. オブジェクトから飛んでいる A スルー そして B 一定の超音速で. オブジェクトが移動中に音を放射することを想像してみて. 時点で発せられた音 (最接近点に近いこれは B) で観測者に到達した O 音が早い時点で放出される前に、 . インスタントときより早い時点での音 観測者に到達した, ずっと後の時点で放出された音 A また達する O. そう, で発せられた音 A そして 同時に観測者に到達する, オブジェクトが同時にこれら二つの点であるという印象を与える. 言い換えると, 観察者が離れてから移動する2つの物体を聞く 1つではなく実際のオブジェクト.

電波源は、一般的に対称であり、銀河のコアに関連付けられているように見える, 時空間特異点や中性子星の現在考慮症状. 活動銀河核と関連するようなオブジェクトの異なるクラス (AGN) 過去50年間に発見された. フィギュア 3 電波銀河シグナスAを示している, このような無線源及び無線明るいオブジェクトのうちの1つの例. その機能の多くは、ほとんどの銀河系外の電波源に共通する: 対称二重ローブ, コアの表示, ローブとホットスポットを供給するジェットの外観. 一部の研究者は、より詳細な運動学的な特徴を報告している, そのようなローブでのホットスポットの固有運動として.

対称電波源 (銀河や銀河系外) とガンマ線バーストは完全に異なる現象であることが表示される場合があります. しかしながら, 彼らのコアは、ピークエネルギーで同様の時間発展を示している, しかし非常に異なる時定数. ガンマ線バーストのスペクトルは、急速に進化するから \gamma 光あるいはRF残照の地域, 彼らはローブにコアから移動する電波源のホットスポットのスペクトル進化に類似. 他の類似点は、近年注目を集め始めている.

この記事では、仮想の間の類似性を探る “管腔の” ブームとこれら二つの天体物理学の現象, そのような管腔のブームはローレンツ不変で禁じられていたが. これらの二つの現象を統一し、その運動の詳細な予測を行うモデルでの仮定の管腔ブームの結果の現れとして、GRBの治療.

CygA
フィギュア 3:.hyperluminous電波銀河シグナスAにおける無線ジェットとローブ. 2つのローブ内のホットスポット, コア領域とジェットがはっきりと見える. (NRAO / AUIのイメージ礼儀から再生。)

結論

この記事では、, 私たちは、超音速のオブジェクトの時空間発展を見て (その位置及び音響周波数の両方で私たちは聞く). 私たちは光に計算を拡張した場合、それが密接にガンマ線バーストとDRAGNsに似ていることが示された, 管腔ブームは超光速運動を必要とするであろうため、禁止されていますが、.

この困難にもかかわらず, 私たちは、バルク超光速動きに基づいて電波源のようなガンマ線バーストとジェットのための統一モデルを発表. 私たちは、視力の私達の視野を横切って飛んで、単一の超光速オブジェクトが固定されたコアから二つの物体の対称分離など、私たちに見えることを示した. 対称ジェットとガンマ線バーストのモデルとしてこの事実を使用して、, 私たちは、定量的に彼らの運動学的な特徴を説明した. 特に, 私達はホットスポットの分離角度が時間的に放物線であることを示した, 二つのホットスポットの赤方偏移は、互いにほぼ同一であった. ホットスポットのスペクトルが高周波領域にあることさえ事実はhyperluminal運動及び典型的なスターの黒体放射の結果としての赤方偏移を仮定することによって説明される. 超光速物体の黒体放射の時間発展は、ガンマ線バーストと電波源で観察されたスペクトルの軟化と完全に一致している. 加えて, 電波源のコア領域で有意なブルーシフトがあると、なぜ私たちのモデルは説明する, 電波源は、光の銀河に関連すると思われる、なぜガンマ線バーストは、その切迫した外観の無い、事前指示と共にランダムな点に表示された理由.

それはエネルギー論の問題に対応していませんが (superluminalityの起源), 私たちのモデルは、私たちが架空の超光速運動を知覚する方法に基づいて魅力的な選択肢を提示し. 私たちは、予測のセットを発表し、DRAGNsやガンマ線バーストからの既存のデータにそれらを比較した. このようなコアの青さなどの機能, ローブの対称性, トランジェント \gamma およびX線バースト, ジェットに沿ってスペクトルの測定された進化のすべての知覚的な効果として、このモデルにおける自然とシンプルな説明を見つける. この最初の成功に後押し, 私たちは、これらの天体物理現象のワーキングモデルとして腔側ブームに基づいて私たちのモデルを受け入れることができる.

これは、知覚的な効果は、従来の物理学のような明白な違反を装うことが強調されなければならない. このような効果の例は明らかで超光速運動である, それが実際に観測された前であっても、特殊相対性理論の文脈の中で説明し、予想された. 超光速運動の観察は、この記事で紹介した作品の背後にあるの出発点であったが、, それは決して私たちのモデルの妥当性の指標である. 時間的·空間およびスペクトル進化におけるソニックブームと仮想の管腔ブームの間の類似性は好奇心のようにここに提示されている, おそらく不健全にもかかわらず, このモデルの基盤.

一つの缶, しかしながら, 特殊相対性理論と主張している (SR) superluminalityを扱っていないと, 従って, 超光速運動および管腔ブームは、SRと矛盾しない. アインシュタインの原論文のオープニングステートメントによって証明されるように, SRのための主要な動機は、マクスウェル方程式の共変製剤である, 座標変換は、部分的に光移動時間に基づいて導出される必要 (LTT) 効果, そして、部分的に光がすべての慣性フレームに対して同じ速度で移動するという仮定に. LTTでこの依存性にもかかわらず、, LTTの影響は、現在のSRに従う時空間に適用することが想定され. SRは空間と時間の再定義である (または, より一般的に, 現実のもの) その2つの基本的な公理に対応するために. これは、空間 - 時間のより深い構造が存在することであってもよい, そのうちのSRは、唯一の私たちの知覚で, LTTの影響を介して濾過. 目の錯覚のようにそれらを処理することにより、SRに従う時空間に適用される, 私たちは、二重にカウントすることができる. 私たちは、SRの座標変換部からマクスウェル方程式の共分散をほぐしによる二重計算を回避することができる. 別途LTT効果を治療 (空間と時間の基本的な性質のために、それらの結果を帰属させずに), 私たちはsuperluminalityを収容し、この資料に記載天体物理現象の優雅な説明を得ることができます. ガンマ線バーストと対称の電波源のための私たちの統一説明, 従って, 影響は限り空間と時間の自然の私達の基本的な理解として到達しました.


写真: 米航空宇宙局(NASA)ゴダード写真とビデオ