Trött ljus

Wikipedia

Trött ljus är en numera övergiven kosmologisk teori, som försökte förklara rödförskjutningen hos avlägsna himlakroppar med en energiförlust hos ljuset på sin väg från källan till betraktaren i olika typer av statiska universa, istället för den kosmologiska rödförskjutning som förutsägs av Big Bang-modellen. Energiförlusten kan ske genom växelverkan med materia eller andra fotoner, eller med någon annan mekanism.

Som kosmologisk teori är den att betrakta som ad hoc, dvs. den försöker själv inte förklara andra astrofysikaliska fenomen, utan anslöt sig ursprungligen till teorin om ett Steady State-universum. Det publiceras fortfarande kring idén av några få anhängare, men flera studier har demonstrerat att trött ljus inte kan svara för den observerade kosmologiska rödförskjutningen, och en effekt som trött ljus skulle strida mot den gängse Big Bang-modellen. En vidare anledning till att trött ljus-idén övergivits är att rödförskjutningen förklaras så övertygande av Big Bang att trött ljus inte längre är intressant som alternativ förklaring, eftersom Big Bang till skillnad från trött ljus även förklarar alla andra kosmologiska observationer.

[redigera] Idéns bakgrund

Astronomen Edwin Hubble upptäckte 1929 att ljuset från galaxer förskjuts allt mer mot rött, ju längre bort från oss de befinner sig. Om galaxerna rörde sig bort från oss, vore en sådan förskjutning att vänta. Hubble föreslog därför den närliggande förklaringen att galaxerna flyger explosionsartat från varandra.

Vid 1900-talets början hade Max Planck funnit formeln E = hν, grunden för kvantfysiken. Den säger att elektromagnetiska vågor färdas i odelbara paket och ju högre vågens frekvens är, desto mer energi E har paketet. För ljus betyder detta att, om ljuset skulle förlora energi, "tröttas", så kommer frekvensen att förskjutas mot rött.

Fritz Zwicky var den som samma år som Hubble kom med en alternativ tolkning av dennes observationer, nämligen att ljuset förlorar energi i proportion till sin tillryggalagda väg. Han undersökte och förkastade själv några möjliga teoretiska förklaringsmodeller. Senare lovordade även Hubble elegansen hos denna idé i ett brev 1953 till fysikern Robert A Millikan: "Jag instämmer med Er i att hypotesen med trött ljus är enklare och mindre irrationell."

Själva termen "trött ljus" (engelska tired light) myntades av Richard Tolman i början på 1930-talet.

[redigera] Senare arbeten

Trött ljus ansågs som en möjlig kosmologisk modell fram till 1960-talet, då den i avsaknad av teoretiskt stöd övergavs av de flesta kosmologer till förmån för Big Bang. I dagens vetenskapliga diskussion spelar trött ljus en undanskymd roll och universums expansion enligt Big Bang gäller som en bättre teori.

Ett flertal mekanismer har föreslagits att förklara trött ljus som ett spridningsfenomen. Som iakttagbart fenomen har därmed mitt-rand-variationen i solens rödförskjutning anförts. Bland förslagen finns Comptoneffekten, kvantmekaniska biverkningar (av Louis de Broglie) och effekten av bromsstrålning genom spridning i tunna gasplasman (Marmet).

Senast i raden är en alternativ FLRW-lösning till allmänna relativitetsteorin, som föreslagits 1999 av privatforskaren Johan Masreliez. Hans modell, Scale Expanding Cosmos, är än så länge att betrakta som marginalvetenskap. Den är dock en komplett steady state kosmologisk modell och ger trött ljus med matematisk automatik som mekanism för rödförskjutningen i kosmos och är alltså inte någon ad hoc teori för trött ljus. Masreliez hävdar att samtliga motargument som listats av Wright (2005)(se nedan) kan tillbakavisas.

Trött ljus-modellen har i en jämförande studie av Paul LaViolette (1986) med traditionella kosmologiska standardtester visat sig bättre svara mot dåtidens observationer än Big Bang.

Flera senare resultat har genom direkta test visat att LaViolettes modell och andra trött ljus-modeller inte stämmer med nyare observationella data. Lubin och Sandage (2001) har jämfört trött ljus-förutsägelser för galaxers rödförskjutning med data från Hubbleteleskopet och kommit fram till att trött ljus avviker från data med minst 10 standardavvikelser, dvs. trött ljus-hypotesen är felaktig i den mening att den inte förklarar galaxers rödförskjutning. Samma slutsats dras av The Supernova Cosmology Project, G. Goldhaber et al (2001), som gjort mätningar av ljuskurvor från supernovor av typ Ia och säger "Detta är ett starkt argument mot alternativa förklaringar, som trött ljus, av rödförskjutningen hos avlägsna objekt".

Eftersom såväl Lubin och Sandage (2001) som G. Goldhaber et al (2001) utgår från trött ljus utan tidsdilation, är enligt Masreliez slutsatserna inte tillämpliga på hans modell (Masreliez 2005). Masreliez visar i samma artikel att observerade data från båda dessa studier ger bättre stöd för hans egen teori än för "Big Bang". Tolmans Surface Brightness Test är ett av de test som togs fram på 1930-talet för att avgöra om nya kosmologiska modeller höll måttet. Data från supernovor typ Ia passar SEC utan att behöva införa standardtolkningen i den kosmologiska standardmodellen: att universums expansion accelererar.

De flesta av de argument som framförts mot trött ljus finns samlade och motiverade av UCLA-professorn Ned Wright. De tre huvudargumenten är

• Det finns ingen känd mekanism som kan minska ljusets energi utan att även minska dess rörelsemängd. Detta skulle leda till att avlägsna objekt skulle se suddiga ut, vilket inte observeras.
• Trött ljus kan inte förutsäga den observerade tidsdilatationen av avlägsna supernovors ljuskurvor.
• Trött ljus kan inte producera kosmisk bakgrundsstrålning med ett svartkroppsspektrum.

[redigera] Referenser och externa länkar

• Zwicky, F. 1929. On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space. PNAS 15:773-779. Abstrakt (ADS) Hela artikeln (PDF)
• LaViolette P. A., 1986. Is the universe really expanding? Astrophysical Journal, Part 1, Vol. 301, s. 544-553. [1]
• Marmet P., A New Non-Doppler Redshift Physics Essays, Vol. 1, No: 1, p. 24-32 (1988).
• Marmet P., Reber G. Cosmic matter and the Nonexpanding Universe, IEEE Trans. Plasma Science vol.17, no.2, p.264 (1989).
• Accardi, L. et al, Physics Letters A 209, A third hypothesis on the origin of the redshift: application to the Pioneer 6 data, p.277-284 (1995)
• Goldhaber, G., et al. 2001. (Supernova Cosmology Project). Timescale Stretch Parameterization of Type Ia Supernova B-band Light Curves. Artikel ur “Arkiv X”
• Wright, Edward (2005) Errors in Tired Light Cosmology.
• Lubin, Lori M.; Sandage, Allan, 2001. The Tolman Surface Brightness Test for the Reality of the Expansion. IV. A Measurement of the Tolman Signal and the Luminosity Evolution of Early-Type Galaxies, The Astronomical Journal, Vol. 122, s. 1084-1103. [2]. Visar att trött ljus-hypotesens förutsägelser ligger minst 10 standardavvikelser från data från Hubbleteleskopet.
• Goldhaber, G. et al. (The Supernova Cosmology Project), 2001. Timescale Stretch Parameterization of Type Ia Supernova B-Band Light Curves. The Astrophysical Journal, Vol. 558, s. 359-368. [3]
• Masreliez C. J., Scale Expanding Cosmos Theory I – An Introduction, Apeiron April (2004), som säger sig i detalj tillbakavisa alla Ned Wrights utsagor om trött ljus.
• Masreliez C. J., [4] The Pioneer Anomaly, preprint. (2005) Astrophysics & Space Science, v. 299, no. 1, pp. 83-108