为什么宇宙的膨胀不影响粒子的性质，却影响波长（红移）？

在回答这个问题之前，请允许我提供一个思想实验。比如说，你正在观察来自遥远星系的光。你知道那个星系离你有多远，也知道由于宇宙膨胀，它离你有多远。所以你希望进入相对论火箭朝着遥远星系的方向出发，追逐它，这样你到那个星系的距离现在是恒定的。

但是等等！当光从那个遥远的星系发射出来时，宇宙的密度要大得多，所以平均背景引力场更强。没问题：你的相对论火箭也有一个重力场发生器，所以你打开它来模拟相同的重力环境。

现在你观察遥远的星系并测量，没有红移！所有的红移都消失了。到达地球的光线以与数十亿年前发射时完全相同的速度摆动。

你想知道这是怎么回事？然后你意识到，当然！你们之前看到的红移是相对论多普勒和引力时间膨胀的结合。你用相对论火箭和重力场发生器抵消了这两者。

相对论多普勒，因为遥远的星系正在远离你。所以当它向你的方向发射电磁辐射时，每一个后续的波都要传播更长一点的时间，所以它到达的时间会稍微晚一点。这意味着您在一秒钟内看到的摆动比发出的数字要少。

还有引力时间膨胀，因为那时，由于宇宙的整体引力场更强，各地的时钟都比现在慢。这意味着，当一个原子在当时每秒发出一定数量的摆动时，你会在一个不那么强烈的背景引力场中测量到它的摆动更少。

所以你看，波本身没有发生任何变化。在相对论宇宙中，观测到的红移与发射者和观测者的相对位置和运动有关。