Почему привычный закон сохранения здесь не даёт простого ответа
В лаборатории можно выделить систему, измерить её энергию до и после процесса и проследить, куда она перешла. Такой подсчёт опирается на неизменность условий: например, на то, что правила физики не меняются со временем. В расширяющейся Вселенной сама геометрия пространства-времени меняется, поэтому глобальная «сумма энергии» не всегда определена так же, как энергия в коробке.
Куда уходит энергия света
Пока фотон летит сквозь расширяющееся пространство, его длина волны увеличивается. Это космологическое красное смещение: чем длиннее волна, тем меньше энергия фотона. Значит, свет, свободно распространяющийся между далёкими галактиками, со временем может стать менее энергичным.
В обычном объяснении возникает естественный вопрос: куда делась разница? В неизменной лабораторной системе можно было бы искать получателя энергии. Но для расширения Вселенной нет единой неподвижной сцены и общего времени, одинакового для всех наблюдателей, относительно которых можно было бы определить такую передачу энергии во всей Вселенной сразу. Уменьшение энергии фотона можно вычислить; обязательного глобального «счёта», куда она перешла, общая теория относительности не требует.
Что всё-таки сохраняется
Это не означает, что сохранение энергии перестаёт работать везде. В достаточно малой области пространства-времени, где расширением можно пренебречь, физические процессы подчиняются привычному локальному балансу. Сохраняются и другие точные связи между физическими величинами. Трудность возникает именно при попытке сложить энергию всего космоса в одно число, которое оставалось бы неизменным при его расширении.
Поэтому космологическое красное смещение — не история о скрытом хранилище, а пример того, как понятие «общая энергия» зависит от устройства пространства-времени. Свет далёкой галактики может прийти к нам с меньшей энергией, чем имел при испускании, хотя локальные законы физики от этого не нарушаются.
