Dokąd zmierza energia światła, gdy przesuwa się ono na czerwono?

Mówiąc o ekspansji wszechświata, mówi się, że można to udowodnić poprzez przesunięcie światła na czerwono (ponieważ potrzebowalibyśmy prędkości większej niż prędkość światła, aby uzyskać przesunięcie ku czerwieni dzięki efektowi Dopplera)

Jestem amatorem, więc nie jestem pewien, czy mam rację, ale oto, co myślę.

Przesunięcie ku czerwieni zwiększa długość fali światła. wyższa długość fali = niższa częstotliwość = mniej energii.

Więc jeśli moje założenia są prawidłowe, to dokąd idzie ta energia ze światła? Jeśli nie, to gdzie popełniłem nieprawidłowe założenie?

Problem polega na tym, że zachowanie energii jest pojęciem śliskim w ogólnej teorii względności. Istnieją argumenty w tę iz powrotem, ale większość ludzi przyjmuje, że zachowanie energii jest tylko lokalnym prawem - dotyczy tylko lokalnej bezwładności i nie może być stosowane do wszechświata jako całości. Jednak w rozszerzającym się wszechświecie bardzo trudno jest zidentyfikować jakiekolwiek inercyjne ramy, a na pewno nie takie, które obejmują objętość o znaczeniu kosmologicznym.

Oznacza to, że jeśli zrobisz lokalne „pudełko” na tyle małe, że ekspansja wszechświata nie będzie miało na niego wpływu, zastosowanie będzie miała oszczędność energii. Ale oczywiście w takim pudełku foton wchodziłby i wychodził z tą samą energią, ponieważ na pudło nie ma wpływu ekspansja wszechświata, a zatem nie byłoby przesunięcia fotonu na czerwono.

Jednym ze sposobów odpowiedzi jest stwierdzenie, że zachowanie energii jest prawem przeznaczonym do zastosowania w pojedynczej ramce odniesienia - nie jest przeznaczone do działania, jeśli zmienisz ramki odniesienia. To prawda, że ​​ogólna teoria względności czyni to jeszcze trudniejszym punktem, ponieważ nie tylko zmienia się tam ramy odniesienia, ale prostsze pytanie pojawia się nawet w szczególnej teorii względności. Jeśli źródło światła odsuwa się od ciebie, a to źródło jest włączone na jakiś czas, a następnie wyłączone, odbiorniki, które oddalają się od tego źródła, wykryją mniejszą całkowitą energię świetlną niż te, które się nie oddalają. Jest to prawdą, nawet jeśli źródłem jest wiązka, która całkowicie przechodzi do detektora. W ten sposób możesz również zapytać, czy detektor odsuwa się i wykrywa mniej energii, gdzie poszła brakująca energia?

Odpowiedź brzmi: nie brakuje energii. Odsuwający się detektor zawsze uważał, że w tej wiązce jest mniej energii i że przez cały czas oszczędza się mniej energii. Oszczędzanie energii mieści się w obrębie danego układu odniesienia - nawet energia pocisku staje się znacznie mniejsza, jeśli przejdziesz do układu odniesienia pocisku.