¿Los fotones son absorbidos por el espacio en expansión?

¿Se puede disipar por completo una excitación de fotón/campo EM desplazada hacia el rojo por la expansión espacial? ¿La energía alcanza un valor mínimo (constante de Planck) y continúa normalmente? ¿La expansión también hace que se pierda energía al viajar partículas masivas, ya que también tienen un aspecto "ondulado"? Desde un punto de vista informativo, ¿a dónde va la información?

Respuestas (1)

No, la radiación EM no se puede disipar por completo. Simplemente se expande para llenar el tamaño creciente del universo, de modo que cada metro cúbico contenga menos de su energía EM libre original a medida que el universo crece. Esa reducción se refleja en una disminución tanto en la frecuencia de la luz dentro de ese volumen como en una atenuación general de la luz.

No hay una frecuencia o intensidad mínima de radiación EM debido a la constante de Planck. Todo lo que hace la constante de Planck es disminuir la probabilidad de encontrar un fotón de energía EM en cualquier volumen de espacio. Eso no es lo mismo que desaparecer, ya que hasta que lo busques, es probable que el fotón EM esté en un volumen de espacio así como en otro. La constante de Planck solo cuantifica la detección de fotones, no la existencia (o el nivel mínimo) del campo EM en sí. Es una de las características más extrañas de la mecánica cuántica, esa.

Las partículas también se vuelven menos probables de encontrar, tanto clásicamente como (si lo desea) si se ven como partículas cuánticas (excitaciones de campo). Sin embargo, en el caso de partículas que tienen masa y, por lo tanto, ubicación en el espacio, tomar una dispersión clásica simple de las partículas en una extensión de espacio cada vez más grande le dará aproximadamente la misma respuesta que el enfoque cuántico, pero con mucha menos complejidad. (Hay algunas excepciones a eso, por ejemplo, es mucho más probable que ciertos tipos de moléculas se formen en el espacio frío debido a la tunelización cuántica).