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/ NetNews Usenet Archive 1992 #19 / NN_1992_19.iso / spool / sci / physics / 13956 < prev    next >
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Text File  |  1992-09-01  |  2.9 KB  |  65 lines
  1. Newsgroups: sci.physics
  2. Path: sparky!uunet!cs.utexas.edu!qt.cs.utexas.edu!yale.edu!ira.uka.de!News.BelWue.DE!eratu.rz.uni-konstanz.de!usenet
  3. From: peter@mach.physik.uni-konstanz.de (Peter Marzlin)
  4. Subject: Re: Redshifted light wonders
  5. Message-ID: <1992Sep2.084230.104785@eratu.rz.uni-konstanz.de>
  6. Sender: usenet@eratu.rz.uni-konstanz.de
  7. Organization: Uni Konstanz
  8. References: <1992Aug30.224446.25468@hellgate.utah.edu>
  9. Date: Wed, 2 Sep 1992 08:42:30 GMT
  10. Lines: 53
  11.  
  12. In article <1992Aug30.224446.25468@hellgate.utah.edu>  
  13. tolman%asylum.cs.utah.edu@cs.utah.edu (Kenneth Tolman) writes:
  14. >   If the universe is expanding merrily away, and photons fly across  
  15. this,
  16. > there are some peculiar things that result.... how can these things be 
  17. > resolved?
  18. > 
  19. >   1) Is there some minimal energy state that a photon can be redshifted  
  20. to?
  21. > Is there some minimal energy which a photon can have before it  
  22. effectively
  23. > ceases to exist?  (read next question to make more sense of this)
  24. > 
  25. > 
  26. >  3) Are these photons losing energy for the whole universe?  Is energy  
  27. not
  28. > being conserved, or is it?
  29.  
  30. An appropriate way to handle those questions theoreticaly is to use
  31. a general covariant formulation (i.e. gen. relativistic) of quantum
  32. mechanics (and quantum field theory) . As one can go from nonrelativistic
  33. QM to special relativistic QM (e.g. Dirac equation instead of 
  34. Schroedinger eq.), that is from QM being invariant under Galilei  
  35. transformations to QM being invariant under Lorentz tranformations, one
  36. can generalize QM to be invariant under arbitrary coordinate trafos.
  37. This works also with the classical Maxwell equations, and if one works
  38. out such a theory one finds that energy is conserved only
  39. in very special spacetimes (to be definite: those which have a timelike
  40. Killing vector). Robertson-Walker spacetimes do not belong to this
  41. class, therefore energy is not conserved.
  42. The momenta of the photons are continuous, as in flat spacetime, and there
  43. is, in principle, no minimal level.
  44.  
  45. >  2) Is there a continuous energy change for a particular photon, or does
  46. > it get redshifted across jumps?  Does not quantum mechanics imply that
  47. > there are only certain meaningful energy values, and as such would not a 
  48. > photon move from one to the other?  If not, this would imply that there
  49. > would be undetectable photons- high energy photons which did not  
  50. correspond
  51. > to any absorption frequency of any detection device.  Unless of course,  
  52. the
  53. > detection devices were somewhat forgiving.... is this the case?
  54.  
  55. To answer this question one has to go one step further and has to use
  56. quantum field theory in curved spacetime. This theory is 
  57. still under development (since 25 years) and it has some standing  
  58. problems.
  59. One is that one cannot say where in space a photon interacts 
  60. gravitationally. For spacetimes without the symmetry described above 
  61. it is even harder, sometimes you even don' t know how to define your
  62. photons in the right way.
  63.  
  64. peter.
  65.