3.19 Gravitační odklon vs lom v materiálu: hranice mezi geometrií pozadí a odezvou materiálu

Domů ／ Kapitola 3: Makroskopický vesmír

I. Rychlá mapa pro čtenáře

• Gravitační odklon: Světlo sleduje delší geometrickou dráhu v „sevřenějším“ pozadí. V blízkosti velmi hmotných těles roste zakřivení a paprsky se stáčejí k „sevřenější straně“. Lokálně může být mez šíření vyšší, nicméně protože trasa je delší a křivější, celkový čas letu často narůstá. Účinek je achromatický a platí pro více „poslů“, například pro fotony a gravitační vlny.
• Lom v materiálu: Uvnitř látky se světlo opakovaně váže na vázané náboje, čímž klesá efektivní rychlost a vzniká disperze. Změna dráhy se projevuje hlavně na rozhraních a uvnitř materiálu; zároveň dochází k absorpci, rozptylu a rozšiřování pulzů.

II. Klíčové rozdíly (čtyři „hraniční karty“)

1. Zda dochází k disperzi
   • Gravitační odklon: Bez disperze; všechna pásma se stáčejí a zpožďují společně.
   • Lom v materiálu: Výrazná disperze; modrá a červená mají odlišné úhly lomu, pořadí příchodu pulzů se roztahuje.
2. Původ zpoždění
   • Gravitační odklon: Lokálně může být „rychleji“, ale dominuje delší křivolaká trasa, proto roste čas „od konce ke konci“.
   • Lom v materiálu: Efektivní rychlost klesá kvůli opakovanému vázání a re-emise; absorpce a vícenásobný rozptyl přidávají další zpoždění.
3. Energie a koherence
   • Gravitační odklon: Změna je převážně geometrická; energetické ztráty jsou zanedbatelné a koherence se obvykle zachovává.
   • Lom v materiálu: Často provází absorpce, tepelný šum a dekoherence; pulzy a interferenční proužky se rozšiřují.
4. Na co efekt působí
   • Gravitační odklon: Fotony, gravitační vlny i neutrina se řídí stejnými geometrickými pravidly.
   • Lom v materiálu: Ovlivňuje elektromagnetické vlny, které se vážou na látku; gravitační vlny „sklu věnují jen malou pozornost“.

III. Dva příčné řezy příběhem

1. Gravitační odklon (geometrie pozadí)
   • Scéna: V okolí galaxií, černých děr a kup galaxií.
   • Vzhled: Paprsky se stáčejí k „sevřenější straně“; silné čočkování vytváří více obrazů a oblouky, slabé způsobuje jemný shear a konvergenci.
   • Časování: Více geometrických drah z téhož zdroje vede k achromatickým rozdílům zpoždění; celá pásma se společně posouvají „dříve—později“.
   • Diagnostika: Porovnejte rozdíly časů příchodu a úhly odklonu napříč pásmy i poslů. Jsou-li posuny stejného směru a poměry stabilní, ukazuje to na geometrii pozadí.
2. Lom v materiálu (odezva materiálu)
   • Scéna: Sklo, voda, plazmové oblaky a prachové vrstvy.
   • Vzhled: Úhel lomu závisí na vlnové délce; často se přidává odraz, rozptyl a absorpce.
   • Časování: Pulzy se rozšiřují; v plazmatu se nižší frekvence opožďují více. Disperzní křivka je zřetelná a měřitelná.
   • Diagnostika: Po odečtení známých materiálových popředí, pokud zůstává významná zbytková disperze, hledejte nemodelované prostředí; jestliže disperze mizí, ale přetrvává společný posun, vraťte se k geometrickému výkladu.

IV. Pozorovací kritéria a terénní kontrolní seznam

• Měření napříč pásmy: Pokud optické, blízké infračervené a rádiové pásmo sledují tutéž zakřivenou dráhu a sdílejí zpoždění bez disperze, upřednostněte gravitační odklon.
• Kontrola více posly: Když světlo a gravitační vlny (nebo neutrina) vykazují shodně orientované rozdíly časů příchodu s podobnou amplitudou, je pravděpodobnější geometrie pozadí než materiálová disperze.
• Rozdíly mezi obrazy (silné čočkování): Odečítejte světelné křivky obrazů téhož zdroje, abyste odstranili vnitřní proměnlivost; zůstanou-li rezidua achromatická a vzájemně korelovaná, ukazují na rozdílné geometrické trasy.
• Křivka rozšiřování pulzu: Roste-li zpoždění systematicky s frekvencí a koherence klesá, přisuzujte je disperzi a absorpci prostředí.

V. Stručné odpovědi na časté omyly

• Je světlo u masivních těles „pomalejší“?
  Lokálně: mez šíření může být vyšší. Z odstupu: trasa je delší a křivější, proto roste celkový čas. Jde o různé metriky — neodporují si.
• Může se lom v materiálu vydávat za gravitační čočkování?
  Na širokých pásmech a s více posly sotva: prostředí zavádějí disperzi a dekoherenci, zatímco gravitační čočkování je achromatické a platí pro více poslů.
• Stačí k rozlišení jediné pásmo?
  Rizikové. Nejspolehlivější je spojit multibandová data, více poslů a rozdílovou analýzu mezi obrazy.

VI. Vazby na další části knihy

• S §1.11, Statistická tenzorová gravitace (STG): Gravitační odklon je přímým, „po spádu jdoucím“ projevem pojmu Statistická tenzorová gravitace; dále používejte výhradně název Statistická tenzorová gravitace.
• S §1.12, Tenzorový šum pozadí (TBN): Pozorování často ukazují sled „nejprve šum, potom síla“: Tenzorový šum pozadí zvedá základní hladinu a následně se geometrické členy prohlubují; dále používejte název Tenzorový šum pozadí.
• S §8.4, Nové čtení rudého posuvu: Achromatické frekvenční a časové posuny akumulované na dlouhých trasách jsou „dráhovými členy“ geometrie pozadí a jejího vývoje.
• S §8.6, Kosmické mikrovlnné pozadí (CMB): Raný obraz „negativ + vyvolání“ spoléhá na achromatické účinky pozadí; materiálová popředí je třeba systematicky odstraňovat, aby bylo patrné skutečné Kosmické mikrovlnné pozadí.

VII. Shrnutě

• Jednou větou: Gravitační odklon mění tvar trasy, kdežto lom v materiálu mění způsob, jak se signál šíří prostředím.
• Na co se dívat: Disperze, koherence, rozdíly mezi obrazy a konzistence mezi posly.
• Klasifikace: „Společné posuny“ přiřaďte geometrii pozadí a „disperzní rozšiřování“ odezvě materiálu; poté oba účinky zakreslete do téže mapy zakřivení pozadí.