1.7: Η τάση καθορίζει τον ρυθμό (TPR, PER)

Αρχική ／ Κεφάλαιο 1: Θεωρία Ενεργειακών Ινών

Θέση εκ προοιμίου: Η παρούσα ενότητα δεν απορρίπτει το πλαίσιο «Μεγάλη Έκρηξη – κοσμική διαστολή – ΛCDM». Μένουμε στη γραμμή των αποδείξεων: η αποκλειστικότητα του να θεωρείται η ερυθρομετάθεση των γαλαξιών ως το ισχυρότερο τεκμήριο ότι «το σύμπαν διαστέλλεται» έχει αποδυναμωθεί. Στο σχήμα της Θεωρίας Ενεργειακών Ινών (EFT), η ερυθρομετάθεση μπορεί να προκύψει φυσικά χωρίς ολική διαστολή και να παραμείνει συμβατή με τα καίρια δεδομένα:

• Ερυθρομετάθεση δυναμικού τάσης (Tension Potential Redshift, TPR): το παγκόσμιο επίπεδο τάσης της «θάλασσας ενέργειας» ορίζει τον ίδιο ρυθμό των αντικειμένων· όταν ο ρυθμός της πηγής διαφέρει από τον τοπικό του παρατηρητή ⇒ μετράμε ερυθρή/κυανή μετατόπιση.
• Ερυθρομετάθεση εξέλιξης διαδρομής (Path Evolution Redshift, PER): το φως διασχίζει δομές που αλλάζουν αργά και συσσωρεύει άχρωμη μετατόπιση συχνότητας και καθυστέρηση άφιξης.

Ακολουθούμε τη σειρά: πηγή (TPR) – καθ’ οδόν (PER) – παρατηρησιακά ίχνη – όρια με τη σχετικότητα – σχέση με την ερμηνεία «διαστολής» (με κριτήρια διάκρισης).

I. Γιατί η «τάση» αλλάζει τον «ρυθμό» του φωτός

Σκεφτείτε το σύμπαν ως επιφάνεια μιας ενεργειακής θάλασσας. Η συνολική τάση ισοδυναμεί με το «πόσο τεντωμένη» είναι, κλιμακωμένη από την ενεργειακή πυκνότητα.

• Υψηλότερη τάση ⇒ βραδύτερος ίδιος ρυθμός (η ίδια διεργασία φαίνεται πιο «τραβηγμένη»).
• Χαμηλότερη τάση ⇒ ταχύτερος ρυθμός.

Το φως μεταφέρει τον ρυθμό της πηγής· εδώ διαβάζεται με τον τοπικό ρυθμό, άρα προκύπτει φυσικά «πιο ερυθρό/πιο κυανό».

II. Αποτύπωμα στην πηγή: «σφραγίδα εργοστασίου» κατά την εκπομπή (TPR)

Η TPR είναι ο λόγος ρυθμών στα δύο άκρα:

• Από πιο τεντωμένη θάλασσα (υψηλότερη συνολική τάση) ⇒ ρυθμός πηγής βραδύτερος ⇒ βλέπουμε πιο ερυθρό.
• Από πιο χαλαρή θάλασσα (χαμηλότερη συνολική τάση) ⇒ ρυθμός ταχύτερος ⇒ βλέπουμε πιο κυανό.

Ενστικτώδεις άγκυρες: το «υψομετρικό» φαινόμενο των ατομικών ρολογιών, η ολική μετατόπιση γραμμών γύρω από ισχυρά πεδία, οι «επιβραδυμένες» φωτεινές μεταβολές σε ακραία περιβάλλοντα—όλα είναι εκδοχές του αποτυπώματος πηγής.

Σημεία-κλειδιά

• Το φόντο το ορίζουν τα δύο άκρα: η διαφορά συνολικής τάσης εκπομπής–παρατήρησης είναι ο κύριος όρος της ερυθρομετάθεσης.
• Λογιστική σύμβαση: αν υπάρχει αργή, σχεδόν ισότροπη εξέλιξη φόντου, την ενσωματώνουμε στη διαφορά ρυθμών πηγής–παρατηρητή ώστε να αποφύγουμε διπλομέτρηση.

III. Ρύθμιση «καντράν» καθ’ οδόν: PER κατά τη διαδρομή

Η PER αφορά το «αλλάζει ενώ περνάς»—όχι κάθε εξόγκωμα/κοιλότητα· προϋπόθεση είναι η περιοχή να εξελίσσεται όσο το φως τη διασχίζει:

• Μέσα από ζώνη χαμηλής τάσης που αναπηδά ⇒ ασυμμετρία εισόδου/εξόδου ⇒ καθαρή ερυθρά.
• Πλάι σε βύθισμα υψηλής τάσης που ρηχαίνει ⇒ πιθανή καθαρή κυανή.

Τυπικά σκηνικά: άχρωμες θερμικές αποκλίσεις και χρονικές καθυστερήσεις σε μεγάλες «ψυχρές/θερμές κηλίδες»· σε εξελισσόμενο ισχυρό φακό, μικρές άχρωμες μετατοπίσεις συχνότητας και μικρο-χρονορυθμίσεις πάνω στο «μεγαλύτερο γύρω-γύρω».

Ουσία

• PER υπάρχει μόνο αν η ακτίνα περνά από ζώνη που εξελίσσεται· σε στατικές δομές δεν συσσωρεύεται καθαρή ερυθρά/κυανή.
• Όχι «πιο μακρύς χρόνος», αλλά «πιο μακρύς επικαλυπτόμενος χρόνος»: όταν «είσαι στον δρόμο» και «εκείνη μεταβάλλεται» αρκετά ταυτόχρονα, η PER γίνεται σημαντική· χωρίς εξέλιξη, ο χρόνος δεν αθροίζει.
• Η PER είναι βραδεία μεταβλητή: πρέπει να είναι πολύ βραδύτερη από τις ίδιες μεταβολές της πηγής, ώστε να μεταθέτει ολόκληρη την καμπύλη φωτός σαν «ομοιόμορφο τέντωμα», χωρίς παραμόρφωση.

IV. Όταν μιλά η συνολική ερυθρομετάθεση: γιατί τρία «σκληρά τεκμήρια» δεν ανήκουν πια αποκλειστικά στη διαστολή

Τα παρακάτω μετρούν μόνο το άθροισμα, αδιακρίτως προέλευσης (μετρική διαστολή ή επανακλιμάκωση ρυθμού):

• Τέντωμα χρόνου σε σουπερνόβα: ολόκληρη η καμπύλη φωτός τείνεται κατά ίδια αναλογία· συχνά κυριαρχεί TPR (λόγος ρυθμών στα άκρα)· όταν διασχίζονται εξελισσόμενες μεγα-δομές, η PER προσθέτει άχρωμο, αργό όρο. Εφόσον η συνολική ερυθρά αλλάζει αργά, το σχήμα μένει άθικτο.
• Νόμος σκίασης επιφανειακής λαμπρότητας Tolman: χωρίς απορρόφηση/σκέδαση και χωρίς χρωματική μεροληψία, η λαμπρότητα πέφτει βάσει νόμου που εξαρτάται μόνο από την συνολική ερυθρά—όχι από το αν είναι TPR ή PER. Η εστίαση αλλάζει το «πόσο φωτεινό», όχι τον «νόμο σκίασης».
• Σταθερό σχήμα φάσματος σε πολλά χρώματα (άχρωμο): όταν το φως ακολουθεί την οπτική γεωμετρία που ορίζει η τάση, χωρίς συγκρούσεις και χωρίς χρωματική μεροληψία, όλα τα χρώματα μετατίθενται/κλιμακώνονται με τον ίδιο παράγοντα· το σχήμα δεν στραβώνει. Παραμορφώσεις προκύπτουν συνήθως από «έγχρωμα» μέσα (σκόνη, πλάσμα)—όχι από TPR/PER.

Συμπέρασμα: η αποκλειστική τους απόδοση στη «διαστολή» είναι πλέον σαθρή· στο EFT αναδύονται φυσικά από το άθροισμα (TPR + PER).

V. Συμβατότητα με τη σχετικότητα; Ναι

Τοπικά αμετάβλητο, μεταβλητό μεταξύ περιοχών

• Σε επαρκώς μικρές κλίμακες: τοπική ταχύτητα φωτός σταθερή, τοπικό ατομικό ρολόι σταθερό.
• Δια-περιοχικά: διαφορά τάσης άκρων → αποτύπωμα TPR· εξέλιξη καθ’ οδόν → μικρο-ρύθμιση PER.
• Καμία αλλαγή αδιάστατων σταθερών, καμία υπερφωτεινότητα, καμία «μικρο-ανακατασκευή» μέσω απορρόφησης/σκέδασης.

VI. Σχέση με την «ερμηνεία διαστολής» (γιατί η ερυθρά δεν είναι πλέον μοναδικό τεκμήριο)

1) Το κλειδί είναι η “αντιπληρωμή”. Παραδοσιακά, «time-stretch σουπερνόβα, νόμος Tolman, αμετάβλητο φάσμα σε πολλά χρώματα» θεωρούνταν σκληρές ενδείξεις «ερυθράς λόγω διαστολής». Στο EFT, υπό ασύγκρουστη, άχρωμη διάδοση, τα ίδια φαινόμενα προκύπτουν από τη συνολική ερυθρά TPR/PER. Άρα η ερυθρά μόνη της είναι ανεπαρκής για να επιβάλει ότι «ο χώρος κατ’ ανάγκην διαστέλλεται»· η επιλογή του αφηγήματος «διαστολή» πρέπει να συνεκτιμάται μαζί με άλλα, διακριτικά κριτήρια.

(«Ιστορία ερυθράς = ιστορία ρυθμού»)

• Νόημα: επαναφέροντας φως από διαφορετικές εποχές στον ίδιο ρυθμό παρατήρησης, το «ερυθρά vs εποχή» αντανακλά πώς η συνολική τάση, εξουσιοδοτημένη από την ενεργειακή πυκνότητα, εξελίσσεται—δηλαδή η ιστορία ρυθμού.
• Κατανομή ρόλων: TPR για το «ρυθμικό υπόστρωμα»—η αναλογία ρυθμών πηγής/παρατηρητή δίνει το κύριο μέρος· PER προσθέτει άχρωμη μικρο-ρύθμιση όπου οι δομές αλλάζουν.
• Στην παρατήρηση: time-stretch, σκίαση Tolman, και διατήρηση φασματικού σχήματος—όλα είναι πρόσωπα ομοιόμορφης επανακλιμάκωσης ρυθμού (συν πιθανή μικρο-ρύθμιση διαδρομής)· όχι μοναδικά δεμένα με «μετρική διαστολή».

2) Σημεία διάκρισης έναντι της «εκδοχής διαστολής» (οδοδείκτες για μελλοντικές δοκιμές)

• Διαφυγή ερυθράς στον χρόνο (ίδια πηγή, μακρά γραμμή βάσης):
  a) Διαστολή: χαρακτηριστική καμπύλη με αλλαγή πρόσημου/στροφή κατά z.
  b) TPR: μονότονη προσδοκία, υποκινούμενη από τον ρυθμό αλλαγής τοπικού ρυθμού.
  c) Μακροχρόνια παρατήρηση μπορεί να διαχωρίσει.
• Θέση ελαχίστου γωνιακού μεγέθους vs ερυθρά:
  a) Διαστολή: υπάρχει z με «ελάχιστο γωνιακό μέγεθος».
  b) TPR: το ελάχιστο ορίζεται από την ιστορία ρυθμού, πιθανό ασύμπτωτο με την εκδοχή διαστολής.
• Τυπικές σειρήνες (βαρυτικά κύματα) + απόλυτο συχνομέτρο: αν βαθμονομηθούν ανεξάρτητα ο ρυθμός πηγής (ρολόι σχήματος) και ο ρυθμός παρατηρητή, μετράται απευθείας η αναλογία ρυθμών· συστηματική απόκλιση από «απόσταση διαστολής» ενισχύει την TPR.
• Αχρωματία σε όλο το φάσμα: εμφανής εξάρτηση από συχνότητα στον παράγοντα τεντώματος ή ουρά σκέδασης αντιλέγει στο «καθαρή TPR + χωρίς συγκρούσεις»· διαρκής αυστηρή αχρωματία ευνοεί την «ιστορία ρυθμού».

VII. Αναζήτηση ιχνών PER στα δεδομένα (διακριτότητα)

• Αδύναμα αποτυπώματα κατεύθυνσης/περιβάλλοντος: υπέρθεση υπολοίπων ερυθράς, σύγκλισης ασθενούς φακού, κατανομής δομών· κοινές προτιμώμενες διευθύνσεις ή εξαρτήσεις περιβάλλοντος ⇒ ζώνες «που αλλάζουν αργά» στην τροχιά.
• Αποσύζευξη πολλαπλών εικόνων: σε ισχυρή φακοποίηση πολλαπλών εικόνων, ο παράγων ενίσχυσης μπορεί να διαφέρει, αλλά ο παράγων τεντώματος για την ίδια πηγή πρέπει να ταιριάζει (αποσύζευξη μεγέθυνσης–χρονικού τεντώματος).
• Ανεξαρτησία από χρώμα: μετά την αφαίρεση σκόνης και πλασματικής διασποράς, ο παράγων τεντώματος πρέπει να είναι σχεδόν αχρωματικός· ισχυρή συσχέτιση ⇒ ευθύνεται μέσο «με χρώμα», όχι PER/TPR.

VIII. Συνοψίζοντας

• Μία πρόταση: στο EFT, η TPR παρέχει το «ρυθμικό υπόβαθρο», η PER προσθέτει «άχρωμη μικρο-ρύθμιση» όταν συναντώνται εξελισσόμενες δομές· το άθροισμά τους—η συνολική ερυθρομετάθεση—επαρκεί για να εξηγήσει τα «τρία σκληρά τεκμήρια», αποδυναμώνοντας τη θέση «ερυθρά = μοναδικό τεκμήριο ολικής διαστολής».
• Προϋποθέσεις χρήσης (έκδοση αναγνώστη): χωρίς “ανακατασκευή” από απορρόφηση/σκέδαση· τα χρώματα ακολουθούν την ίδια «οπτική γεωμετρία»· χωρίς εξέλιξη καθ’ οδόν υπάρχει μόνο καθυστέρηση λόγω παρακαμπτηρίου, χωρίς καθαρή ερυθρά/κυανή.
• Προέκταση: για μη-διαστολική προέλευση της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB) και τη σύνδεσή της με το παρόν πλαίσιο, βλ. §1.12.