Kemana perginya energi cahaya, ketika itu bergeser merah?

Ketika berbicara tentang perluasan alam semesta, dikatakan bahwa hal itu dapat dibuktikan dengan pergeseran cahaya merah. (Karena kita akan membutuhkan kecepatan yang lebih tinggi dari kecepatan lampu untuk mendapatkan pergeseran merah ini dengan efek Doppler)

Saya seorang amatir, jadi saya tidak yakin saya benar, tetapi inilah yang saya pikirkan.

Redshifting meningkatkan panjang gelombang cahaya. panjang gelombang lebih tinggi = frekuensi lebih rendah = lebih sedikit energi.

Jadi, jika asumsi saya benar, kemana perginya energi dari cahaya ini? Jika tidak, di mana saya membuat asumsi yang salah?

Masalahnya adalah bahwa konservasi energi adalah konsep yang licin dalam Relativitas Umum. Ada argumen bolak-balik tetapi kebanyakan orang menerima bahwa konservasi energi hanya hukum lokal - itu hanya berlaku untuk kerangka inersia lokal dan tidak dapat diterapkan pada alam semesta secara keseluruhan. Namun di alam semesta yang mengembang, sangat sulit untuk mengidentifikasi kerangka inersia apa pun dan tentu saja bukan kerangka yang mencakup volume signifikan secara kosmologis.

Artinya adalah jika Anda membuat "kotak" lokal cukup kecil sehingga tidak terpengaruh oleh ekspansi alam semesta, maka konservasi energi akan berlaku. Tapi tentu saja dalam kotak seperti itu, sebuah foton akan masuk dan pergi dengan energi yang sama karena kotak itu tidak terpengaruh oleh perluasan alam semesta dan karenanya tidak akan ada pergeseran merah foton.

Salah satu cara untuk menjawab ini adalah dengan mengatakan bahwa konservasi energi adalah hukum yang dimaksudkan untuk diterapkan dalam kerangka referensi tunggal - itu tidak dimaksudkan untuk bekerja jika Anda mengubah kerangka referensi. Memang benar bahwa relativitas umum membuat ini menjadi titik yang lebih sulit, karena itu tidak hanya mengubah kerangka referensi di sana, tetapi pertanyaan yang lebih sederhana muncul bahkan dalam relativitas khusus. Jika sumber cahaya menjauh dari Anda, dan sumber itu dihidupkan untuk sementara dan kemudian dimatikan, penerima yang menjauh dari sumber itu akan mendeteksi energi cahaya total yang lebih sedikit daripada yang tidak bergerak menjauh. Ini benar bahkan jika sumbernya adalah sinar yang masuk sepenuhnya ke detektor. Dengan demikian, Anda dapat bertanya, jika detektor bergerak menjauh, dan mendeteksi lebih sedikit energi, kemana perginya energi yang hilang?

Jawabannya adalah, tidak ada energi yang hilang. Detektor yang bergerak selalu menganggap ada lebih sedikit energi dalam balok itu, dan lebih sedikit energi yang disimpan sepanjang waktu. Konservasi energi berada dalam kerangka referensi yang diberikan - bahkan energi peluru menjadi jauh lebih sedikit jika Anda mengubah kerangka referensi peluru.