Angesichts der Tatsache, dass sich das Universum im Laufe der Zeit ausdehnt, in dem Sinne, dass sich die (räumliche) Metrik im Laufe der Zeit ändert, entsprechend der physischen Entfernung zwischen Objekten, führt mich naive Intuition zu dem Schluss, dass die Wellenlänge eines Photons von einer entfernten Galaxie ausgeht (das sich von uns zurückzieht) wird gedehnt, und folglich nimmt seine Frequenz ab, was dazu führt, dass die Energie des Photons abnimmt (wobei diese Energie einfach verloren geht, da die Zeittranslationssymmetrie aufgrund des Urknalls gebrochen wird). Das Problem dabei ist, dass die Wellenlänge relativ zu einem anderen Beobachter nicht um einen anderen Betrag gestreckt würde und daher die Rotverschiebung des Photons anders wäre, was einer anderen Menge an Energie entspricht, die durch das Photon verloren geht.
Das alles lässt mich in Bezug auf das Thema verwirrt zurück. Wird das Photon tatsächlich rotverschoben und verliert durch die kosmische Expansion Energie oder ist es einfach ein Beobachtereffekt (ähnlich dem Standard-Doppler-Effekt). Es scheint ein wenig kontraintuitiv zu sein, dass ein Photon Energie verlieren würde, nur weil es sich durch den Raum ausbreitet?!
Ist der springende Punkt dabei, dass es sich um ein beobachterabhängiges Phänomen handelt und die Energie eines Objekts eine beobachterabhängige Größe ist (Energie bleibt nicht erhalten, wenn man sich zwischen zwei verschiedenen Bezugsrahmen bewegt)?!
Sie müssen sich auf den Beobachter konzentrieren, der die Messungen vornimmt. Photonen transportieren Energie, aber sie verlieren keine Energie, nur weil sie reisen. Der "Energieverlust" ist nicht die Ursache der Rotverschiebung, nur wenn das Photon an etwas gestreut wird, verliert es Energie.
Allerdings werden nicht alle Beobachter zustimmen, dass Photonen die gleiche Energiemenge haben. Angenommen, Sie befinden sich in einem Rahmen, in dem das Photon als grün beobachtet wird. Ein Beobachter in einem anderen Rahmen, der sich relativ zu Ihrem bewegt, misst das Photon als rot.
Da Messungen in unterschiedlichen Referenzrahmen durchgeführt werden, wird das Energieerhaltungsprinzip nicht verletzt. Letztendlich ist die Energie eines Photons frequenzabhängig und verschiedene Beobachter messen unterschiedliche Frequenzen.
Wenn Sie analog eine Münze werfen, während Sie getrieben werden, hat die Münze für Sie eine andere Geschwindigkeit als die, die von einem Zuschauer gemessen wird. Denken Sie daran, dass die Energie in jedem Bezugssystem erhalten bleibt. Das Energiegesetz besagt, dass sich die Energiemenge in jedem gegebenen Bezugssystem nicht ändert, aber es gilt nicht für die Art und Weise, in der die Energie in einem Bezugssystem zu der Energie in einem anderen Bezugssystem in Beziehung steht.
Eine gute Lektüre dazu ist Preposterous Universe.
Eine einfache Ergänzung zur richtigen Antwort von @Countto10.
Sie haben also Dopplerverschiebungen. Die Frage könnte sein, dass die Rotverschiebung für kosmische Mikrowellen-Hintergrundphotonen in Bezug auf was ist? Die Antwort ist, dass es in Bezug auf den sogenannten mitbewegten Rahmen ist, den Bezugsrahmen, der (in gewisser Weise) der Bezugsrahmen ist, der sich mit dem Universum ausdehnt – also mitbewegt. Es ist auch der Bezugsrahmen, von dem aus der kosmische Mikrowellenhintergrund (und das durchschnittliche Universum) isotrop und homogen aussieht.
Wenn diese Rotverschiebungen gemessen werden, beinhalten sie unsere Bewegung bezüglich dieser sich mitbewegenden Koordinaten, unsere sogenannte besondere Geschwindigkeit. Dazu gehört die Bewegung um die Sonne herum, die Bewegung der Sonne um die Galaxie, die Galaxie um ihren Haufen und die des Haufens.
Benutzer108787