1.7: Напруження визначає ритм (TPR, PER)

Головна ／ Розділ 1: Теорія енергетичних ниток

Попереднє зауваження. Цей розділ не заперечує загальну схему «Великий вибух — космічне розширення — ΛCDM». Ми говоримо про мову доказів: винятковість трактування червоного зміщення галактик як найсильнішого свідчення, що «Всесвіт розширюється», уже послаблена. У картині Теорії енергетичних ниток (EFT) червоне зміщення може природно виникати без глобальної експансії і при цьому лишатися узгодженим із ключовими спостереженнями:

• Червоне зміщення потенціалу напруження (Tension Potential Redshift, TPR): глобальний рівень напруження «моря енергії» задає власний ритм об’єктів; коли ритм джерела відрізняється від локального ритму спостерігача ⇒ вимірюємо червоне/блакитне зміщення.
• Червоне зміщення еволюції шляху (Path Evolution Redshift, PER): світло перетинає структури, які повільно змінюються, і накопичує безбарвне частотне зміщення та запізнення приходу.

Далі за порядком: джерело (TPR) — вздовж шляху (PER) — спостережні ознаки — межа зі спеціальною/загальною відносністю — стосунок до інтерпретації «розширення» (із критеріями розрізнення).

I. Чому «напруження» здатне змінювати «ритм» світла

Уявімо Всесвіт як поверхню моря енергії. Глобальне напруження — це «наскільки туго натягнута поверхня», масштабована енергетичною густиною.

• Вище напруження ⇒ повільніший власний ритм (той самий процес «тягнеться» довше).
• Нижче напруження ⇒ швидший ритм.

Світло несе ритм джерела; у нас воно зчитується за локальним ритмом, тож природно постають «більш червоне/більш синє».

II. «Печатка» джерела: «фірмова етикетка» під час випромінювання (TPR)

TPR — це відношення ритмів на двох кінцях:

• Із тугішого моря (вище глобальне напруження) ⇒ ритм джерела повільніший ⇒ бачимо червоніше.
• Із вільнішого моря (нижче глобальне напруження) ⇒ ритм швидший ⇒ бачимо синішим.

Інтуїтивні якорі: «висотний» ефект атомного годинника, загальна зсувність спектральних ліній біля сильних полів, «уповільнені» світлові криві в екстремальних середовищах — різновиди відбитка джерела.

Ключові тези

• Тло задають два кінці: різниця глобального напруження між випромінюванням і спостереженням — головний внесок у зміщення.
• Облік: якщо існує повільна, майже ізотропна еволюція тла, включаємо її в різницю ритмів джерело–спостерігач, аби не подвоювати.

III. Підлаштування «циферблата» в дорозі: PER під час проходження

PER означає «воно змінюється, поки ти проходиш» — не кожен горб/улоговина дає PER; потрібне, щоб область еволюціонувала, коли світло її перетинає:

• Крізь зону низького напруження, що відпружнюється ⇒ асиметрія входу/виходу ⇒ червоне зміщення нетто.
• Поблизу «ями» високого напруження, що мілшає ⇒ можливе синє нетто.

Типові сцени: безбарвні відхилення температури та затримки приходу у великих «холодних/гарячих плямах»; у еволюційній сильній лінзі — малі безбарвні частотні зсуви та мікроналаштування часу зверху «довшого обводу».

Суть

• PER є лише тоді, коли промінь проходить крізь зону, що еволюціонує; у статичних структурах не накопичується червоне/синє нетто.
• Важливо не «як довго», а «як довго триває перекриття»: коли «ти в дорозі» й «вона змінюється» достатньо довго одночасно — PER помітна; без еволюції час не додається.
• PER — повільна змінна: має бути значно повільнішою за власні зміни джерела, щоб зсунути всю світлову криву як «рівномірне розтягнення», без спотворення форми.

IV. Коли промовляє загальне зміщення: чому три «тверді докази» вже не є винятково на користь розширення

Наведені нижче явища бачать лише суму, не питаючи про походження (метричне розширення чи рескейлінг ритму):

• Розтягнення часу наднових: вся світлова крива розтягується з одним коефіцієнтом; зазвичай домінує TPR (співвідношення ритмів на краях); при проходженні великих еволюційних структур PER додає безбарвний, повільний внесок. Поки сумарне зміщення повільно змінюється, форма зберігається.
• Закон потьмяніння поверхневої яскравості Толмана: без поглинання/розсіювання та без кольорової упередженості поверхнева яскравість спадає за законом, що залежить лише від сумарного зміщення — незалежно від TPR/PER. Лінзування змінює «наскільки яскраво», а не «за яким законом тьмяніє».
• Незмінність форми спектра в різних діапазонах (безбарвність): коли світло йде оптичною геометрією, заданою напруженням, без зіткнень і без кольорової упередженості, усі кольори зсуваються/масштабуються однаково; форма не викривлюється. Спотворення зазвичай спричинює «кольорове» середовище (пил, плазма), а не TPR/PER.

Висновок: віднесення цих трьох до «ексклюзивних» ознак розширення вже не тримається; у EFT вони природно випливають із суми (TPR + PER).

V. Чи суперечить це відносності? Ні

Локально сталий режим, міжобласно змінний

• У достатньо малій області: локальна швидкість світла стала, локальний атомний годинник стабільний.
• Між областями: різниця напруження на краях → відбиток TPR; еволюція вздовж шляху → мікроналаштування PER.
• Жодних змін безрозмірних констант; жодних надсвітових швидкостей; жодної «мікропереробки» через поглинання/розсіювання.

VI. Стосунок до «експансійної» інтерпретації (чому червоне зміщення не є вже єдиним доказом)

1) Ключ — «взаємозамінність». Традиційні «time-stretch SN, закон Толмана, незмінність багатокольорового спектра» вважалися твердими ознаками «експансійної» червоної. У EFT за беззіткненної, безкольорової течії ті самі риси випливають із суми TPR/PER. Отже, сама червона — недостатня, аби стверджувати, що «простір неодмінно розширюється»; вибір «експансійної» оповіді слід оцінювати разом з іншими розрізнювальними критеріями.

(«Історія червоної = історія ритму»)

• Зміст: коли ми зводимо світло з різних епох до єдиного ритму спостереження, «червона проти епохи» по суті є зовнішнім відбиттям того, як глобальне напруження, підпорядковане енергетичній густині, еволюціонувало — тобто історії ритму.
• Розподіл ролей: TPR дає «ритм тла» — співвідношення ритмів джерела/спостерігача становить основну частку; PER додає безбарвне мікроналаштування там, де структури змінюються.
• З боку спостережень: розтягнення часу, потьмяніння Толмана, збереження форми спектра — прояв уніформного рескейлінгу ритму (плюс можливі мікрокорекції маршруту); не унікально прив’язані до «метричного розширення».

2) Місця розрізнення з «експансійною версією» (вказівки для перевірки)

• Дрейф червоного зміщення в часі (та сама ціль, довга база):
  a) Експансія: характерна крива з зміною знака/переломом за z.
  b) TPR: монотонне очікування, кероване швидкістю зміни локального ритму.
  c) Довготермінові спостереження дозволяють розрізнити.
• Положення мінімуму кутового розміру vs червона:
  a) Експансія: існує z із «мінімальним кутовим розміром».
  b) TPR: мінімум задається історією ритму і може зміщуватися щодо експансійної версії.
• Стандартні сирени (гравітаційні хвилі) + абсолютний частотний еталон: незалежне калібрування ритму джерела (хвилеформний годинник) і ритму спостерігача дає пряме співвідношення ритмів; систематичне відхилення від «експансійної відстані» підтримує TPR.
• Повносмугова безбарвність: будь-яка явна частотна залежність коефіцієнта розтягнення чи «хвіст розсіювання» суперечать «чистій TPR + беззіткненності»; натомість тривала строга безбарвність на користь «історії ритму».

VII. Як «винюхати» PER у даних (розрізнюваність)

• Ніжні відбитки напряму/середовища: накладіть залишки червоної, збіжність слабкої лінзи, розподіл структур; спільні улюблені напрями чи залежності від середовища ⇒ вздовж траси є зони, що «поволі змінюються».
• Розв’язування мультизображень: у сильній лінзі з кількома зображеннями коефіцієнт підсилення може різнитися, але коефіцієнт розтягнення для того самого джерела має бути однаковий (розв’язування збільшення–часового розтягнення).
• Незалежність від кольору: після зняття впливу пилу та плазмової дисперсії коефіцієнт розтягнення має бути майже безкольоровим; якщо залишається сильна кореляція ⇒ винне «кольорове» середовище, а не PER/TPR.

VIII. Підсумовуючи

• Одним реченням: у EFT TPR задає «ритм тла», PER додає «безбарвне мікроналаштування» там, де структури еволюціонують; разом вони дають загальне червоне зміщення, достатнє, щоби пояснити «три тверді докази», й тим самим послабити тезу «червона = єдиний доказ глобальної експансії».
• Передумови (для читача): без репроцесингу через поглинання/розсіювання; різні кольори йдуть одним «оптично-геометричним» шляхом; якщо вздовж шляху немає еволюції, є лише затримка від обходу, без чистої червоної/синьої.
• Розширення: про неекспансійне походження космічного мікрохвильового фону (CMB) та стикування з підходом цього розділу — див. §1.12.