Altersabhängige Rotverschiebung des Lichts

Es soll getestet werden, ob die kosmologische Rotverschiebung auf die Entfernung der Lichtquelle oder auf das Alter des Lichts zurückzuführen ist. Wäre es ein altersabhängiger Effekt, müsste die kosmologische Annahme eines expandierenden Weltalls überdacht werden.

Hintergrund

Edwin Hubble entdeckte 1929, dass die Spektrallinien von weit entfernten Galaxien gegenüber denselben Spektrallinien, die wir von der Sonne kennen, in Richtung des roten Spektralbereichs verschoben sind. Diese Rotverschiebung fällt umso stärker aus, je weiter die Galaxien von uns entfernt sind. 

Üblicherweise wird diese kosmologische Rotverschiebung darauf zurückgeführt, dass sich der Raum zwischen kosmischen Objekten, die nicht gravitativ aneinander gebunden sind, im Laufe der Entwicklungsgeschichte des Universums ausgedeht hat. Die kosmologische Rotverschiebung hinge also mit der Entfernung zwischen Quelle und Empfänger des Lichtes zusammen. Es könnte aber auch sein, dass der Effekt nicht von der Entfernung der Lichtquelle abhängt, sondern vom Alter des Lichts. Anhand des Lichts ferner kosmischer Objekte lässt sich diese Frage nicht entscheiden, da hier eine größere Entfernung automatisch mit einem größeren Alter des Lichts einhergeht. 

Motiviert wird die Fragestellung durch unsere Überlegung, was eigentlich hinter dem Phänomen des Zeitflusses steckt. Unser Gedankenexperiment zu einer abgewandelten Version des Zwillingsparadoxon hat uns zu der Vermutung geführt, dass beim Übergang von einer Gegenwart G₁ zu einer späteren Gegenwart G₂ der Wirkungswert S = E * t für alle physikalischen Objekte um denselben Faktor ändert. Da für Photonen keine Zeit vergeht, kann sich ihr Wirkungswert nur dadurch ändern, dass sich ihre Energie verändert. Licht würde dann altersabhängig rotverschoben.

Realisierbarkeit

Um die Hypothese zu testen, könnte man ein Experiment wie in der untenstehenden Abbildung durchführen: Monochromatisches Licht wird zwischen zwei perfekten Spiegeln eingeschlossen. Die Wellenlänge des Lichts wird zu Beginn des Experiments und nach einer bestimmten Zeit bestimmt. Wenn unsere Hypothese zutrifft, müsste die Wellenlänge mit der Zeit abnehmen.

Für ein solches Experiment benötigt man eine Quelle mit gut definiertem monochromatischem Licht und absolut perfekte Spiegel. Um den Verlust an Lichtintensität so gering wie möglich zu halten, wäre ein großer Abstand zwischen den Spiegeln wünschenswert. Außerdem sollte sich das Licht im luftleeren Raum ausbreiten, um Lichtstreuung zu vermeiden.

Ein solches Experiment wäre sicherlich technisch anspruchsvoll, scheint aber prinzipiell machbar zu sein.