Işığın enerjisi, kırmızıya kaydığında nereye gidiyor?

Evrenin genişlemesi hakkında konuşurken, ışığın kırmızıya kaymasıyla kanıtlanabileceği söyleniyor.

Ben bir amatörüm, bu yüzden doğru olduğumdan emin değilim, ama işte böyle düşünüyorum.

Kırmızıya kayma ışığın dalga boyunu arttırır. daha yüksek dalga boyu = daha düşük frekans = daha az enerji.

Eğer varsayımlarım doğruysa, ışıktan gelen bu enerji nereye gider? Değilse, nerede yanlış bir varsayımda bulundum?

Sorun, enerjinin korunmasının Genel Görelilikte kaygan bir kavram olmasıdır. İleri geri tartışmalar var, ancak çoğu insan enerjinin korunmasının sadece yerel bir yasa olduğunu kabul ediyor - sadece yerel bir atalet çerçevesi için geçerlidir ve bir bütün olarak evrene uygulanamaz. Bununla birlikte, genişleyen bir evrende, herhangi bir atalet karesini tanımlamak çok zordur ve kesinlikle kozmolojik olarak önemli bir hacmi kapsayan kareleri değil.

Bunun anlamı, evrenin genişlemesinden etkilenmeyecek kadar küçük bir yerel "kutu" yaparsanız, enerji tasarrufu uygulanacaktır. Ama elbette böyle bir kutuda, bir foton aynı enerjiyle girip çıkacaktı, çünkü kutu evrenin genişlemesinden etkilenmiyor ve bu yüzden fotonun kırmızıya kayması olmayacaktı.

Buna cevap vermenin bir yolu, enerjinin korunmasının tek bir referans çerçevesinde uygulanması amaçlanan bir yasa olduğunu söylemektir - referans çerçevelerini değiştirirseniz çalışmak amaçlanmamıştır. Genel göreliliğin bunu daha da zor bir nokta haline getirdiği doğrudur, çünkü sadece referans çerçevelerini değiştirmekle kalmaz, aynı zamanda özel görelilikte bile daha basit bir soru ortaya çıkar. Bir ışık kaynağı sizden uzaklaşıyorsa ve bu kaynak bir süre için açılıp kapatıldıktan sonra, bu kaynaktan uzaklaşan alıcılar, hareket etmeyenlerden daha az toplam ışık enerjisi algılar. Kaynak tamamen dedektöre giren bir ışın olsa bile bu doğrudur. Böylece, dedektörün uzaklaşıp hareket etmediğini ve daha az enerji tespit edip etmediğini, eksik enerjinin nereye gittiğini eşit şekilde sorabilirsiniz.

Cevap şu ki, eksik enerji yok. Uzaklaşan dedektör her zaman o ışında daha az enerji olduğunu ve tüm zaman boyunca daha az enerji tasarrufu sağlandığını düşünüyordu. Enerjinin korunumu verilen bir referans çerçevesi içinde - merminin referans çerçevesine geçerseniz bir merminin enerjisi bile çok daha az olur.