1.15: מנגנוני ההסחה לאדום: הסחה לאדום של פוטנציאל המתח כצבע בסיס, והסחה לאדום של התפתחות המסלול כתיקון עדין

דף הבית ／ תאוריית סיבי האנרגיה (V6.0)

I. קודם כול ננעץ את הציר המרכזי: היקום אינו מתפשט; הוא עובר התפתחות רלקסציה
היקום אינו מתפשט; הוא עובר התפתחות רלקסציה. בהקשר של ההסחה לאדום זה אומר: ההסבר הראשון במעלה אינו “המרחב מותח את האור”, אלא “מצב ים משתנה והקצב משתנה”.
תורת סיב האנרגיה רואה את היקום כים אנרגיה; המתח הבסיסי של הים משתנה לאט לאורך סקאלות זמן ארוכות: ככל שמוקדם יותר — הדוק יותר; ככל שמאוחר יותר — רפוי יותר. כשהמתח משתנה, הקצב הפנימי של כל מבנה יציב — ה“שעון” הפנימי — נכתב מחדש בהתאם.
לכן אפשר לתרגם את ההסחה לאדום למשפט קצר שאפשר לחזור עליו:

הסחה לאדום היא קריאת קצב בין תקופות: עם “השעון של היום” קוראים את “הקצב של אז”.

מה שנראה כ“אדמומיות” אומר קודם כול: הקצה במקור והקצה המקומי אינם מסונכרנים על בסיס הקצב.

II. מה ההסחה לאדום מודדת באמת בתורת סיב האנרגיה: לא שהאור “מזדקן”, אלא שיחס הקצב בקצות השתנה
במבט ראשון ההסחה לאדום נראית כתזוזה של קווי הספקטרום כמכלול אל הצד האדום: התדירות יורדת ואורך הגל מתארך. בנרטיב המסורתי זה מתואר לא פעם כ“האור נמתח לאורך הדרך”.
בתורת סיב האנרגיה ( EFT ) ההסבר המועדף הוא “השוואת קצות”: כשהאור מגיע, מתבצעת למעשה השוואה — לוקחים את “חתימת הקצב” שהאור נושא ומביאים אותה ליישור מול בסיס הקצב המקומי.
אפשר לעגן זאת בעזרת אנלוגיה אינטואיטיבית מאוד:

אותה מנגינה, מושמעת בשתי טייפ־דקים במהירויות סיבוב שונות.

המנגינה עצמה לא “התקלקלה”, אבל הגובה שתשמעו יהיה נמוך יותר או גבוה יותר באופן אחיד.

אם היא נשמעת נמוכה יותר, זה לא משום ש“המנגינה נמתחה בדרך”, אלא משום שמהירות הייחוס של הנגינה שונה ממהירות הייחוס של ההקלטה.

בבעיית ההסחה לאדום, בסיס הקצב בקצה המקור ובסיס הקצב בקצה המקומי הם שתי “טייפ־דקים במהירויות שונות”. הציר המרכזי בקנה מידה קוסמי הוא שמהירות הייחוס הזאת משתנה לאט לאורך זמן רב.

III. הגדרת ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח: צבע הבסיס של ההסחה לאדום נובע מהפרש פוטנציאל מתח בקצות (בין תקופות ובשדות חזקים — אותו סוג)
בקטע הזה אנחנו מקבעים את הקיצור כדי לאפשר הפניה יציבה בין שפות:

הסחה לאדום של פוטנציאל המתח ( TPR )

מסגרת: הפרש פוטנציאל מתח בקצות → הפרש הקצב הפנימי בקצות → הקריאה מציגה הסחה לאדום/הסחה לכחול שיטתית

הליבה של ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח היא “הקצות”, לא “המסלול”. היא עונה על:

כאשר האור “מוטבע” בקצה המקור — מהו הקצב הפנימי שם?

כאשר האור “נקרא” בקצה המקומי — מהו הקצב הפנימי כאן?

בהשוואה ביניהם — מי איטי יותר ומי מהיר יותר?

אם האזור שבו נמצא קצה המקור הדוק יותר (המתח גבוה יותר), אז הקצב הפנימי בקצה המקור איטי יותר; לכן קווי ספקטרום שנוצרים באותו מנגנון ייקראו כאן כ“אדומים יותר”.
מכאן היתרון: אותו מנגנון מאחד שתי קטגוריות של הסחה לאדום שלעתים מערבבים ביניהן:

הסחה לאדום קוסמולוגית: מרחק גדול מתלכד לעיתים עם זמן מוקדם יותר; המתח הבסיסי המוקדם יותר הדוק יותר → הקצב בקצה המקור איטי יותר → ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח נותנת את צבע הבסיס של ההסחה לאדום הכוללת.

הסחה לאדום בשדה חזק/באזור הדוק (למשל ליד חור שחור): זה לא בהכרח “מוקדם יותר”, אבל האזור הדוק יותר → הקצב בקצה המקור איטי יותר → זה עדיין אותו מנגנון.

זה גם נועץ גבול שנחזור אליו שוב ושוב:
המשמעות הראשונה של “אדום” היא “הדוק יותר/איטי יותר”, ולא בהכרח “מוקדם יותר”.
“מוקדם יותר” הוא רק מקור שכיח אחד ל“הדוק יותר”; חור שחור ואזורי הדוקות מקומיים יכולים גם הם להפוך אור ל“אדום יותר”.

IV. למה חייבים לפרק גם את ההסחה לאדום של התפתחות המסלול: כי לאורך המסלול יכולה להתרחש “התפתחות נוספת”, אבל זה רק תיקון עדין
להסביר את ההסחה לאדום רק באמצעות ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח מכריח לדחוס לתוך הקצות את כל מה ש“קרה בדרך” — וזה לא מספיק. במציאות, הדרך שהאור עובר אינה תמיד “אותו מצב ים, אותו ספקטרום קצב”. לפעמים הוא חוצה אזור עצום, ובזמן שהאור עובר בו, מצב הים באותו אזור ממשיך להתפתח.

הסחה לאדום של התפתחות המסלול ( PER )

מסגרת: לאחר שמחסרים את הפרש המתח הבסיסי בקצות (צבע הבסיס שניתן על ידי ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח), אם האור במהלך התפשטותו עובר דרך אזור מקומי בקנה מידה גדול, ומתקיים התנאי “זמן ההתפשטות של האור בתוך האזור ארוך מספיק”, ובמקביל האזור עובר התפתחות מתח נוספת — אז האור צובר במהלך המעבר הסחה נטו חדשה בתדירות.

יש כאן שלושה תנאים שחייבים לקבע (אחרת ההסחה לאדום של התפתחות המסלול תיהפך בקלות ל“הסבר לכל דבר”):

• זה חייב להיות אזור בקנה מידה גדול: אם האזור קטן עד שהאור “עובר כהרף עין”, אין על מה לדבר במונחי צבירה.
• ההתפשטות חייבת להימשך מספיק זמן: זהו רכיב מצטבר — בלי זמן אין צבירה.
• זו חייבת להיות התפתחות נוספת: לא הציר הראשי של המתח הבסיסי של היקום (שכבר נכלל בהפרש הקצות של ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח), אלא התפתחות תוספתית של אזור ביחס לבסיס.

ובמקביל צריך לקבע גם את סדר הגודל:
בדרך כלל ההסחה לאדום של התפתחות המסלול היא רק תיקון עדין קטן לצבע הבסיס שמביאה ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח.
ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח היא צבע הרקע הגדול; ההסחה לאדום של התפתחות המסלול דומה יותר לשכבת פילטר דקה מעל צבע הבסיס: היא לא משנה את התמונה הראשית, אבל יכולה לקשט פרטים מקומיים.

בנוסף, הכיוון שלה עקרונית יכול להיות חיובי או שלילי:

אם האזור נרפה עוד בזמן שהאור חולף, הדבר מופיע לעיתים כצבירת הסחה לאדום נוספת.

אם באזור מסוים, בתקופה היסטורית כלשהי, הוא נדחס להדוק יותר או עובר התפתחות הפוכה, ייתכן שתתקבל הסחה נטו בכיוון ההפוך.
בפרק הראשון נתייחס לזה כאל “רכיב תיקון עדין”; הפרטים ייפתחו בהמשך, בפרקים על התפתחות היקום והיווצרות מבנה.

V. ניסוח אחיד: לפרק כל הסחה לאדום ל“צבע בסיס בקצות + תיקון עדין במסלול”
מהסעיף הזה והלאה הספר משתמש באותו ניסוח, ולא מערבב את כל המנגנונים בבת אחת:

קודם שואלים: בהסחה לאדום של פוטנציאל המתח — עד כמה גדול הפרש פוטנציאל המתח בקצות?

האם מדובר בהפרש בסיסי שנובע מ“מוקדם יותר”?

או בהפרש פוטנציאל שנובע מאזור מקומי הדוק?

ואז שואלים: בהסחה לאדום של התפתחות המסלול — האם לאורך המסלול יש “אזור התפתחות נוספת” ארוך מספיק?

אם כן — מוסיפים שכבת תיקון קטנה.

אם לא — מתבססים בעיקר על ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח.

כדי לנעוץ את המתודולוגיה במשפט אחד:
קודם משתמשים בהסחה לאדום של פוטנציאל המתח כדי לקבוע את צבע הבסיס, ואז משתמשים בהסחה לאדום של התפתחות המסלול כדי ללטש את הפרטים.

VI. מדוע לעיתים קרובות “ככל שאדום יותר, כך כהה יותר”: קשר חזק, אך לא הכרחי (אדום=הדוק יותר; כהה=רחוק יותר/אנרגיה נמוכה יותר)
“אדום” מצביע על הדוק יותר (איטי יותר)
המשמעות הראשונה של אדום היא “בקצה המקור הקצב איטי יותר, והמתח הדוק יותר”.

יש לזה שני מקורות שכיחים:

• מצב ים מוקדם יותר (בעבר היקום היה הדוק יותר).
• אזור מקומי הדוק יותר (למשל ליד חור שחור).
  לכן: אדום לא מאפשר להסיק בהכרח “מוקדם יותר”. אור ליד חור שחור אינו “מוקדם”, ובכל זאת הוא יכול להיות אדום מאוד.

“כהה” לפחות משני מקורות
רחוק יותר (היגיון גאומטרי): אם אותו מקור אור נמצא רחוק יותר, שטף האנרגיה שמתקבל ליחידת שטח נמוך יותר.

אנרגיה נמוכה כבר ביציאה: התקציב האנרגטי בקצה המקור נמוך יותר, מנגנון ההארה חלש יותר, או שחבילת גל מתחילה “רכה” יותר.
לכן: אי אפשר להבין כהות רק כמרחק, וגם אי אפשר להסיק מכהות על אדום בהכרח.

מדוע מקורות רחוקים הם לעיתים גם “כהים וגם אדומים”: זהו שרשרת קישור סטטיסטית
את השרשרת הזו צריך לנסח כ“מתאם בהסתברות גבוהה”, ולא כהכרח לוגי:

רחוק → האור הולך זמן רב יותר → מה שנראה הוא אור שנפלט מוקדם יותר (סטטיסטית מוקדם יותר)

מוקדם יותר → המתח הבסיסי הדוק יותר → הקצב הפנימי איטי יותר → צבע הבסיס של ההסחה לאדום, שניתן על ידי ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח, נעשה אדום יותר

ובמקביל, רחוק → דעיכה גאומטרית → כהה יותר

וגם ההסחה לאדום עצמה מורידה עוד את “קריאת האנרגיה בהגעה”:
תדירות נמוכה יותר → קריאת האנרגיה של חבילת גל יחידה נמוכה יותר
קצב ההגעה נעשה איטי יותר → חבילות גל מגיעות בדלילות רבה יותר ליחידת זמן
כך “כהה” ו“אדום” נוטים להופיע יחד במדגמים קוסמולוגיים.

אבל חייבים לנעוץ את הגבולות:
אדום אינו בהכרח כהה: אזורים הדוקים כמו חור שחור יכולים להיות אדומים מאוד, אך לא בהכרח להצביע על “רחוק יותר”.
כהה אינו בהכרח אדום: כהות יכולה לנבוע גם ממקור חלש, מכתיבה מחודשת בתווך, או משינויים אחרים בקריאה שנגרמים כאשר מצב ים מקומי נרפה.

משפט סיכום טוב לפסקה הזו יכול להיות:
אדום מצביע על “הדוק יותר”, וכהה מצביע לעיתים על “רחוק יותר”; רחוק מצביע לעיתים על “מוקדם יותר”; ומוקדם מצביע לעיתים על “הדוק יותר”. לכן כהה ואדום בעלי מתאם גבוה במדגמי היקום, אך אינם יוצרים מסקנה הכרחית זה מזה.

VII. להתייחס להסחה לאדום כאל “מכשיר תיאום בין תקופות”: מינימום פעולה, מקסימום מידע
בתורת סיב האנרגיה, ההסחה לאדום אינה תופעה אסטרונומית מנותקת; היא מכשיר תיאום בעל ערך גבוה: היא מאפשרת ש“בסיסי קצב” מתקופות שונות ייקראו באמצעות אותם סרגלים ושעונים מקומיים.
לכן אופן השימוש בהסחה לאדום צריך להיות:

להתייחס אל ההסחה לאדום קודם כול כאל טביעת אצבע של “אי־התאמת קצב”, ולא כטביעת אצבע של “מתיחת מרחב”.

לפרק את ההסחה לאדום להסחה לאדום של פוטנציאל המתח ולהסחה לאדום של התפתחות המסלול, ורק אחר כך לדבר על רכיבי כתיבה־מחדש אחרים (פיזור, דה־קוהרנטיות, סינון גבולות, תיעול וכדומה).

בכל רגע לשאול קודם שאלה אחת:
האדמומיות הזו — האם היא נובעת מהדוקות מוקדמת יותר, או מהדוקות מקומית?

VIII. סיכום הסעיף הזה (ארבע נוסחאות שניתן לצטט ישירות)
המקור המרכזי של ההסחה לאדום הוא הפרש קצב בין תקופות, כלומר ההסחה לאדום של פוטנציאל המתח, ולא “שהמרחב נמתח”.

הכתיבה־מחדש הנוספת שהמסלול יוצר, כלומר ההסחה לאדום של התפתחות המסלול, מצטרפת להסחה לאדום הכוללת (“הקצות אחראים להסחה לאדום של פוטנציאל המתח; המסלול אחראי להסחה לאדום של התפתחות המסלול”).

השפעות המסלול נוטות להיות קשורות לסביבה: כהה, רחוק, מוקדם, הדוק נוטים להופיע יחד, אבל הם אינם “שרשרת נרדפים” — צריך לפרק אותם.

לכן: היקום אינו מתפשט; הוא עובר התפתחות רלקסציה — וההסחה לאדום היא יותר “תג תקופה” שנשאר מכך שהמתח והקצב נרפים.

במדידות של נר סטנדרטי (כמו דיאגרמת האבל של סופרנובות מסוג Ia): המגמה הראשית מגיעה מההסחה לאדום של פוטנציאל המתח; ואילו הפיזור/השאריות צריכות להיות קשורות למתח הסביבתי ולהתפתחות המסלול (הסחה לאדום של התפתחות המסלול), ולא להינעל ביד קשה על ידי גורם קנה־מידה גאומטרי טהור אחד.

IX. מה יעשה הסעיף הבא
הסעיף הבא נכנס אל “כן כהה”: כיצד מצב סיב קצר־חיים — חלקיקים לא יציבים מוכללים ( GUP ) — באמצעות העיקרון “שלב ההתקיימות אחראי למשיכה, שלב הפירוק אחראי לפיזור”, מעצב במובן הסטטיסטי משטח שיפוע נוסף — כבידת מתח סטטיסטית ( STG ) — ומרים רעש רקע של מתח ( TBN ) רחב־פס; ובכך נותן הסבר חומרי מאוחד ל“מדוע היקום כהה, ומאיפה באה הכהות”.