Vad är det trötta ljuset?
Den trötta ljusteorin försöker ge en alternativ förklaring till den röda skiftningen som ses i avlägsna galaxer, vilket konventionellt förklaras av universums expansion. Enligt denna teori sprids energin som transporteras av ljus av fotoner på något sätt gradvis när de rör sig genom rymden, vilket resulterar i att våglängden ökar, så att ljuset flyttas mot den längre våglängden, mindre energiska, röda änden av spektrumet. The Big Bang-teorin om universum förklarar att denna rödförskjutning beror på Doppler-effekten. Den trötta ljushypotesen, i motsats, är kompatibel med universella modeller med stabil tillstånd. Det kan hävdas att denna förklaring till rödförskjutning inte har åsidosatts omfattande, men de allra flesta astronomer och kosmologer föredrar big bang-teorin, eftersom den snyggt förklarar ett antal observationer som orsakar allvarliga problem för den trötta ljusmodellen.
Teorin föreslogs först av Fritz Zwicky 1929, efter upptäckten att galaxernas röda förskjutningar ökade med avstånd. Processen genom vilken ljusets energi sprids över stora avstånd är emellertid problematisk. Den mest uppenbara processen - interaktion mellan ljus och partiklar i rymden - avvisades snabbt av Zwicky själv, eftersom detta skulle resultera i spridning av ljuset, vilket i sin tur skulle göra bilder av avlägsna galaxer luddiga eller suddiga. Observationer av avlägsna galaxer visar inte denna fuzziness. Zwicky gynnade en alternativ förklaring som involverar ljus som påverkas av allvar, men denna idé förblir i huvudsak spekulativ.
Det finns ett antal andra problem med trött ljusteori, varav ett rör galaxernas upplevda ljusstyrka. För två liknande galaxer på mycket olika avstånd, i ett statiskt universum, borde den beräknade ytljusstyrkan - baserat på mängden ljus galaxerna faktiskt avger, dividerat med de himmelområden de upptar när de observeras från jorden - vara ungefär densamma. Detta beror på att mängden ljus som når oss och galaxens område - sett från jorden - minskar med avståndet i samma takt. Den observerade ytbelysheten för galaxer skulle minska med rödskift; observationer visar emellertid en mycket större minskning av ljusstyrka än vad som kan redovisas med rödförskjutning ensam. Detta kan också förklaras av ett expanderande universum, där den mer avlägsna galaxen avtar snabbare. Uppenbarligen är det inte en lösning, och det är inte en avgörande punkt för argumentet.
Ett annat problem med teorin är att den inte förklarar mönstret för ljusemission över tid som visas av supernovahändelser. Tiden för ljuset från en supernova att blekna, sett från jorden, ökar med avståndet från supernova. Detta överensstämmer med ett expanderande universum, där effekter av tidsutvidgning på grund av speciell relativitet blir mer betydande med ökande avstånd och snabbare lågkonjunktur.
En av de starkaste bevisen för big bang-teorin är strålningen för kosmisk mikrovågsugn (CMB) som upptäcktes 1956. Den trötta ljusteorin kan förklara denna bakgrundsstrålning som stjärnljus som har tappat energi över tid till den punkt där den har varit rödförskjuts ner till mikrovågslängden, men teorin förklarar inte strålningens spektrum. I båda teorierna förblir antalet fotoner detsamma, men i den trötta ljusteorin är de fördelade över samma rymdvolym, medan fotonerna har spädts ut i ett expanderande rum i ett expanderande universum. Dessa kontrasterande scenarier leder till olika spektra för CMB. Det observerade CMB-spektrumet är förenligt med big bang-teorin.
Bortsett från de huvudsakliga invändningarna som beskrivs ovan finns det ett antal andra problem för det icke-expanderande universum som impliceras av trött ljusteorin. Dessa inkluderar Olbers paradox, proportioner av kemiska element sett i universum idag och rikligt bevis på att universum har förändrats över tid. Supporters har försökt att ge svar - i överensstämmelse med en trött ljusmodell i någon form - på alla dessa invändningar, men de flesta forskare inom områdena astrofysik och kosmologi betraktar teorin som tillhörande fransfysik.