Куди йде енергія світла, коли вона переходить у червоний колір?

Коли ми говоримо про розширення Всесвіту, говорять про те, що це можна довести червоним зміщенням світла. (Оскільки нам знадобиться вище, ніж швидкість світла, щоб отримати цей червоний зсув ефектом Доплера)

Я аматор, тому я не впевнений, що я прав, але ось що я думаю.

Повторне зміщення збільшує довжину хвилі світла. більша довжина хвилі = нижча частота = менше енергії.

Отже, якщо мої припущення є правильними, куди йде ця енергія від світла? Якщо ні, то де я зробив неправильне припущення?

Проблема полягає в тому, що збереження енергії є слизькою концепцією загальної відносності. Існують аргументи вперед і назад, але більшість людей приймає, що збереження енергії є лише місцевим законом - воно стосується лише локальної інерціальної системи і не може бути застосоване до Всесвіту в цілому. Однак у всесвітньому просторі, що розширюється, дуже важко виявити будь-які інерційні кадри, і, звичайно, не ті, які охоплюють космологічно значущий об'єм.

Це означає, що якщо ви зробите локальну «коробку» достатньо маленькою, щоб на неї не вплинуло розширення Всесвіту, тоді буде застосовано енергозбереження. Але, звичайно, у такій коробці фотон би входив і залишався з тією ж енергією, оскільки на поле не впливає розширення Всесвіту, і тому не буде повторного зміщення фотона.

Один із способів відповісти на це - сказати, що збереження енергії - це закон, призначений застосовуватись в єдиній системі відліку - він не призначений для роботи, якщо ви зміните рамки відліку. Це правда, що загальна відносність робить це ще більш складним моментом, оскільки це не просто зміна референтних кадрів, а більш просте питання виникає навіть у спеціальній відносності. Якщо джерело світла віддаляється від вас, і це джерело вмикається на деякий час, а потім вимикається, приймачі, які віддаляються від цього джерела, виявлятимуть менше повної енергії світла, ніж ті, що не віддаляються. Це справедливо навіть у тому випадку, якщо джерелом є промінь, який повністю йде в детектор. Таким чином, ви могли б однаково запитати, якщо детектор відходить і виявляє менше енергії, куди пішла відсутня енергія?

Відповідь - не вистачає енергії. Детектор, що віддалявся, завжди вважав, що в цьому промені менше енергії, і що менше енергії зберігається весь час. Збереження енергії знаходиться в заданому еталоні - навіть енергія кулі стає набагато меншою, якщо перейти на опорний кадр кулі.