收到一个听起来很简单的问题：
“光子在恒星之间传播时，由于在这个期间内宇宙不断的膨胀，当光子到达观测者的时候已经被红移——光子的波长增加了，因此能量减少了，那么损失的能量去哪了？”
如果有一件事我们能够从能量中学习到，那么就是能量即不可以被创造也不能被消灭。
（? Dario Crespi）
当你燃烧木材产生火焰时，你或许会想能量被创造了。但是真正发生的事其实更加的微妙：
分子键被破坏并且重新组建，从一个不那么稳定的结构（木和氧）到一个更加稳定的状态（灰和水蒸气），在这个过程中就会释放出能量。
如果你想知道能量释放的总量，并且使用爱因斯坦的著名方程，E=mc2，通过计算你会发现产物和反应物分子之间的质量差别其实是非常非常小的。
不管以什么形式，总能量（包括质量）在每一步反应中都是不变的。
在核反应中，该质量差别表现的更加显著，比如在太阳内正在发生的事情。如果你测量太阳从它诞生直到现在的质量，你会发现在这45亿年间，太阳辐射出的能量大约是一个土星的质量。
（? NASA/SDO）
但有些时候，一些事物看起来似乎只有能量的损失，而没有获得能量（或质量）来补偿这个损失。没错，我指的正是宇宙的膨胀。伴随着爱因斯坦广义相对论的出现，有一个新的概念就是空间本身是动态的，而不是一个固定坐标系的“网格”，并且所有的东西都生存在这个固定的舞台上。宇宙的弯曲必须取决于存在其中的质量和能量的总量及结构，同时宇宙的构造也允许膨胀或收缩。
光子的能量是由它的波长所决定的。如果宇宙的构造被拉伸（因为它膨胀）或者缩小（因为它收缩），光波的能量也会随之而改变。
宇宙的膨胀使光线被拉伸的越来越长。（? E.Siegel）
这也是提问者被困扰的地方。毕竟，我们认为所有的物理过程无论是在宇宙的任何地方发生，能量都应该是守恒的。那么是否存在着这么一种可能性：广义相对论违反了能量守恒？
关于这个问题，事实上，最可怕的答案是：“或许”。有许多的物理量在广义相对论都非常好并精确的被定义，但能量并不是其中之一。换句话说，在爱因斯坦的方程中并没有规定能量必须守恒，能量在广义相对论中完全没有被定义！但这不意味着我们不能提出一个定义，只是说要非常小心。
（@ A.Greg）
一个很好的类比是想象一下气体。当对气体增加能量（热）的时候会发生什么？气体获得能量后，分子会移动的更加的快，也就是说它们的移动速度增加了，接着它们就以更快的速度扩散并占据更多的空间。
现在，如果情形是在一个封闭的容器中加热气体会发生什么？
（? Ben Borland）
没错，一旦分子被加热了，它们就飞速移动，并且试图扩散，但是在这个案例中，它们经常会撞上容器壁，并在壁上创造了额外的正压。因此容器盖就会被向外推开，这就会消耗能量，因为分子往上面做功。
这跟膨胀宇宙发生的情形非常相似。光子的能量由波长决定，当宇宙膨胀光子的波长就被拉伸。自然，光子损耗了能量，但是所有在宇宙中施加压力的东西都对宇宙做功！
严格来说，就像之前提过的，在广义相对论中宇宙本身的能量并没有被定义。但是，如果我们使宇宙收缩，那么在其中的光子会发生什么？一个收缩的宇宙会对光子做功，这就使光子获得了能量。
所以，回到问题上，当宇宙膨胀时，光子损失了能量。但这并不意味着能量不守恒；这意味着能量以功的方式传递给了宇宙膨胀本身。如果宇宙有一天停止膨胀并重新收缩，那么就会反方向做功，并且把能量传递给在宇宙中的光子。
未来，当一个完整的（量子）引力理论出现时，一个更加严格的能量定义会出现，届时我们就能知道能量是否守恒了。但是在缺乏严格定义之前，我们所能做的就是使用我们已有的工具和定义。的确，光子会损失能量，但是损失的能量永远不会消失。
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