Red Shift Cosmologico – Ma perché?

[Maurizio_39]

Questo tipo di argomenti, richiederebbe probabilmente una approfondita conoscenza della Relatività Generale, e non è il mio caso, ma mi hanno sempre incuriosito molto.
Non a livello matematico, anche se per andare in profondità sarebbe necessario, ma in senso logico.
Ad es. nella Relatività ristretta l’esempio dell’osservatore solidale con un sistema e un altro in moto rettilineo uniforme rispetto al primo, e il diverso modo tra i due di concepire l’uno lo spazio-tempo dell’altro, mi ha convinto molto. Questo metodo di elaborazione del pensiero mi intriga molto e quindi ho ritenuto possibile applicarlo ad una situazione completamente diversa: l’espansione dell’universo ed, in particolare, il Red Shift Cosmologico.
Faccio un esempio completamente qualitativo, quindi lasciamo da parte il valore di alcuni parametri.
Abbiamo una galassia che dista da noi 1 miliardo di a.l., per cui quello che vediamo di essa è il suo aspetto di un miliardo di anni fa. Da questa galassia un miliardo di anni fa è partito verso di noi un raggio di luce potentissimo e di una frequenza ben definita.
Un osservatore, in un luogo al di fuori della spazio e del tempo, segue il raggio durante il suo viaggio. Durante il viaggio l’universo, a seguito del Big Bang iniziale, continua ad espandersi.
Immaginiamo che l’osservatore possa riprendere una serie di fotogrammi ad intervalli regolari, diciamo ogni 100 milioni di anni, che proiettino il passaggio delle onde su un foglio di lunghezza unitaria.
La prima foto riguarda il momento della partenza dell’onda e il foglio si trova in corrispondenza del punto di emissione del raggio.
Lungo il percorso, nel medesimo istante iniziale ma in punti equidistanti 100 milioni di a.l. l’uno dall’altro (dove in seguito passerà il raggio), sono sistemati fogli esattamente uguali al primo. Inizialmente questi fogli sono realmente identici, essendo tutto l’universo allo stesso livello di dilatazione.
Ad ogni passaggio, l’osservatore esterno fa una foto e si accorge che, essendoci stata nel frattempo una dilatazione, il secondo foglio incontrato è più grande ma anche le onde si sono dilatate. Però un individuo solidale con il foglio non se ne accorge: la sua unità di misura rimane il foglio stesso.
E così accadrebbe, in entità diversa, per tutte le foto scattate in seguito.
L’osservatore esterno si rende conto di ciò che è successo all’individuo solidale col proprio foglio e perché vede lo stesso numero d’onde proiettato sullo stesso foglio: si sono dilatati entrambi nella stessa misura.
A questo punto, parlando di frequenza, bisogna aggiungere il secondo elemento che è il tempo.
Ma anche la misura del tempo varia con l’espansione, perché se è vero, in base alla Relatività Generale, che il tempo viene influenzato dal campo gravitazionale, l’espansione dell’universo allontana le masse dal centro di gravità comune, che si trova al centro della quarta dimensione.
Ogni punto del percorso, distando anche temporalmente dal precedente, si dovrebbe trovare sottoposto ad una diversa “gravità”. Non so se questo significa una modifica alla costante gravitazionale!
E forse la correzione dovuta al tempo compensa esattamente quella dovuta alla dilatazione della spazio. Altrimenti la “relatività” che cosa significa?
Se fosse così, perché dovrei rilevare una frequenza diversa?
Probabilmente ho detto una massa di castronerie, e prego umilmente chi ha letto questo mio argomento di scusare la mia macroscopica ignoranza .
Ma se ci fosse qualcuno che, con argomenti terra-terra, fosse disposto a chiarirmi sommariamente le idee, lo ringrazio sentitamente sin d’ora.

Cieli bui e sereni.

[Alessbonsai]

il raggio di luce è una molla in trazione lunghissima, a riposo, immaginaria, da una stella alla terra, se lo spazio tra i due corpi aumenta, aumenta lo spazio tra le spire della molla.
Se lo spazio inteso come universo si dilata, si ha il redshift , se si allontana soltanto la stella aumentano le spire ma la distanza tra loro è la stessa
Spesso si fa confusione tra dilatare lo spazio e allontanare due oggetti
Una lunghezza d'onda ha una certa lunghezza, e ne servono tot per arrivare a un metro , se questo metro di dilata le onde sono sempre le stesse ma più dilatate
Se invece ho due stelle a 2 metri avrò solo il doppio delle onde
Spero di essere abbastanza chiaro e terra terra

[Maurizio_39]

Una lunghezza d'onda ha una certa lunghezza, e ne servono tot per arrivare a un metro , se questo metro di dilata le onde sono sempre le stesse ma più dilatate

Su questo sono d'accordo ma, se la velocità della luce è la stessa in tutti i sistemi e quel "metro" viene percorso nello stesso tempo, lo stesso numero d'onde lo percorrono nello stesso tempo.
La frequenza misurata dovrebbe rimanere la stessa!
In che modo la velocità della luce costante si adegua all'espansione?

[Alessbonsai]

La Frequenza determina il colore non la velocità dei fotoni,questi più vanno sempre alla velocità stessa velocità, il fotone viene influenzato dalla relatività, anche se non ha massa, e si presenta sia sotto forma di particella sia sotto forma di onda

[Red Hanuman]

Su questo sono d'accordo ma, se la velocità della luce è la stessa in tutti i sistemi e quel "metro" viene percorso nello stesso tempo, lo stesso numero d'onde lo percorrono nello stesso tempo.
La frequenza misurata dovrebbe rimanere la stessa!
In che modo la velocità della luce costante si adegua all'espansione?

Il fatto è che il fotone percorre uno spazio in "controcorrente", spendendo parte della sua energia nel farlo. Siccome l'energia del fotone è legata alla sua frequenza della legge di Planck (), è ovvio che la frequenza diminuisca leggermente. A sua volta, siccome la velocità della luce è una costante, la lunghezza d'onda deve variare secondo la relazione , quindi al diminuire della frequenza aumenta la lunghezza d'onda. Di fatto, è come se l'onda sia stata stirata dall'espansione dell'universo, come già detto...

[Maurizio_39]

@Alessbonsai

...il fotone viene influenzato dalla relatività, anche se non ha massa, e si presenta sia sotto forma di particella sia sotto forma di onda

@Red Hanumann

Il fatto è che il fotone percorre uno spazio in "controcorrente", spendendo parte della sua energia frequenza... la legge di Planck...quindi al diminuire della frequenza aumenta la lunghezza d'onda

Questa ultima considerazione la considero più comprensibile, anche se non mi sarei mai aspettato un viaggio in ...controcorrente. La perdita di energia giustifica la variazione di frequenza, sulla base della legge di Planck e del legame .

La spiegazione di Alessbonsai mi è un po' più ostica.
Sono a conoscenza dell'influenza della gravità sulla traiettoria dei fotoni, in considerazione del dualismo massa/energia, non dell'influenza sulla loro energia. Ma, essendo la Relatività Generale un argomento che conosco molto superficialmente, non faccio fatica a prenderne nota.
Grazie dei chiarimenti.

[Alessbonsai]

ho trovato questo link
https://it.wikipedia.org/wiki/Sposta...verso_il_rosso
Ma io quando vedo troppe formule mi incastro

[Maurizio_39]

@Alessbonsai

ho trovato questo link...

Ti ringrazio.
Ci ho dato un'occhiata, potrebbe essere molto interessante ma...preferisco fare un atto di fede!
Ciao. Maurizio.

[Gaetano M.]

E forse la correzione dovuta al tempo compensa esattamente quella dovuta alla dilatazione della spazio. Altrimenti la “relatività” che cosa significa?

Scusa, non ho capito i tuoi dubbi sul Red Shift. Se sono legati alla frase che ho riportato, potresti spiegarmi meglio cosa vuoi dire?

[Maurizio_39]

@Gaetano M.

...potresti spiegarmi meglio cosa vuoi dire?

Ho aggiunto quella considerazione perché mi risulta che, sin dai tempi di Galileo, si affermò il concetto di relatività sostenendo che un osservatore solidale con un sistema non sarebbe stato in grado di determinare il suo stato di moto o di quiete semplicemente osservando i sistemi vicini. Il moto assoluto non esiste ecc. ecc.
Quello che vediamo accadere in un sistema in moto relativo rispetto al nostro è solo ciò che vediamo noi, non quello che stanno vivendo i viaggiatori solidali con esso.
Questo concetto mi risulta che venne ribadito, dopo aver dimostrato la costanza della velocità della luce nel vuoto, con la Relatività ristretta e si venne quasi costretti, come conseguenza evidente, a definire un “tempo proprio” ed una lunghezza propria, per ogni sistema specifico.
Immagino che le conseguenze di tale concetto non siano limitate solo a tali situazione specifiche, ma facciano parte di un concetto generale, per cui la forma delle leggi fisiche non è prerogativa di un particolare sistema ma ha carattere universale.

In forza di questo concetto, ho ritenuto di estendere tale concetto di relatività anche al caso cosmologico.
Quindi, se non ci fossero altri motivi, che invece cortesemente mi ha resi noti Red, se c=cost e , come conseguenza della contemporanea dilatazione dell'onda e della sua unità di misura, , cioè sarebbe identica in partenza ed in arrivo.
Tutto qui. Ciao.