光在传播过程中红移，损失的能量哪儿去了？
网友提问
光在传播过程中发生红移现象，波长变长，频率变低，根据爱因斯坦光match电效应方程，光的能量将会损失dE=h * dV，dV是光红移的频率之差。那么，这部分损失的能量，跑到宇宙空间中的哪里去了？
简单的回答是：能量没有损失！
但是在仔细回答这个问题之前，我们首先要说明您的问题指的是哪一种红移？目前已知的光线的红移一共有三种，都是爱因斯坦的理论的产物，而且都已经被实验所严格证实了。
第一种是爱因斯坦的狭义相对论理论里面的红移，也就是运动物体的速度带来的红移，也称为多普勒红移，因为和声音的多普勒效应很类似。这种红移说的是，一个离开你的物体发出的光线在被你接收到的时候波长变长（也就是变红），由于光速不变，所以频率变低。所以这种红移不是在传输过程中产生的，也就是和你相对于光源的距离无关，只和你们的相对速度有关，因此在传输过程中没有任何能量损失。
第二种是广义相对论里面的引力红移，也就是从一个强引力场发出的光线到了一个弱引力场，它的波长就变长频率变低了。事实上对引力红移的最简单的解释就是能量守恒：引力场强的区域的引力势能低，所以从引力强的区域发出光线到引力弱的区域，相当于势能增加了，能量守恒要求光子的能量必须减少，由于光速不变，只能减少电磁波的频率，因为光子的能量和频率成正比。减少频率就是增加波长，因此也得到了引力红移。所以引力红移就是能量守恒的直接后果。
第三种是宇宙膨胀导致的红移，也被称为宇宙学红移，哈勃就是通过观测到星系的宇宙学红移发现了宇宙的膨胀。由于宇宙的膨胀，空间连续变大，而光线又是在空间中传播的，所以光线的波长必须随着宇宙的膨胀而变长，这时候能量密度变低的光线就充满了更大的空间，保持总的能量不变，所以这种红移也没有任何能量的损失。
张双南问答
强大的宇宙真空环境，为什么地球上的空气没有被宇宙真空吸收掉？
一个恒星接近光速向地球运动，另一个接近光速离开地球，二者传到地球的光速是一样吗？
他是最受媒体欢迎的科学家，也是会写诗的天文学家，尽管工作任务极为繁重，仍坚持以极大的热情投身科学传播，他就是张双南研究员。
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张双南
— 研究员 —
张双南，中国科学院高能物理研究所研究员，中国科学院粒子天体物理重点实验室主任。研究领域为黑洞、中子星、宇宙学和空间天文。天宫二号“天极”伽玛射线暴偏振测量项目、“硬X射线调制望远镜”卫星项目以及若干大型国际合作空间天文项目首席科学家。
入选国家杰青、长江教授、“千人计划”。获“赵九章优秀中青年科学奖”、意大利Ferrara大学“哥白尼科学家奖”。
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