宇宙膨脹是在光的紅移的基礎上建立起來的理論嗎？

這個讓我很迷惑，因為我在想，光長距離傳輸會有損耗嗎，如果損耗體現在頻率上，有沒有可能造成紅移。我知道光的能量越高，頻率越高，而紅移其實就是光的頻率降低了，這個頻率降低會不會不是多普勒效應造成的，有沒有可能在傳輸過程中光的能量損耗體現在頻率上，結果造成了現在觀測到的宇宙紅移現象。

愛因斯坦將光解釋成為一種能量的集合——光子.光子是光線中攜帶能量的粒子.一個光子能量的多少與波長相關,波長越短,能量越高其能量為普朗克常量和電磁輻射頻率的乘積,ε=hv

題主這種想法實際上叫做Tired light cosmology，作為解釋紅移-距離的關係的一種可能候補理論早在1929年被Zwicky提出研究過了，見維基Tired_light或者原論文On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space。

確實，單從紅移-距離的觀測是無法區分到底是宇宙在膨脹還是光子在傳播中（通過碰撞之類）損耗能量的。但Tired light theory的問題在於不能解釋其他的觀測事實，比如維基提到的：

1）觀測到的遠距離的物體沒有變模糊（Tired light預言遠距離的物體會變模糊，這是Zwicky自己提到的）。

2）星系面亮度-紅移關係（見Tolman_surface_brightness_test，Tired light在10-sigma顯著性上被否決）。

3）高紅移超新星的時間延時（超新星的衰變時標隨著紅移延長）。

4）觀測到的微波背景輻射（CMB）是一個完美的黑體譜。首先如果假設宇宙不膨脹的話，那麼CMB光子的密度基本不會變（不會冷卻）。如果CMB源離我們很遠，按光子在長距離傳播中損耗能量的說法，CMB不可能再保持這麼完美的黑體譜。另一方面如果假設CMB離我們足夠近，黑體譜不至於被紅移影響，但顯然我們的宇宙在很遠的距離上都是透明的（和CMB同樣的射電波段上能看到高紅移的射電星系），因此無法和觀測相容。作為對比，膨脹理論的一個妙處就是可以讓CMB冷卻的同時保持黑體譜不變。

以上更詳細的可以參考Errors in Tired Light Cosmology。總而言之題主這種想法並不是一拍腦門就能被否決掉的，而是基於多個觀測事實上才足以被排除。

「宇宙膨脹直接導致星系的宇宙學紅移。」--《天體物理概論》向守平

由於星系的退行和多普勒效應，觀測所得到的光子的波長會變長，即紅移。紅移（波長）變大意味著頻率變小，而光子能量正比於頻率（ ）。這樣，星系的距離越遠，退行就越快，因次紅移就越大（紅移為無窮時能量顯然為零）。而宇宙的膨脹正是造成星系退行的原因。