問伊桑：信號在穿越太空傳播時會衰減嗎？

在穿越膨脹宇宙的過程中，粒子速度減慢，而光與引力波發(fā)生紅移。哪些物理量會衰減，哪些不會？

星系可以分布在宇宙細絲上、其附近以及其中。這些星系的暈內(nèi)以及視線方向上通常同時存在中性物質(zhì)與電離物質(zhì)，因此當星光抵達我們時，其光譜中呈現(xiàn)的吸收特征可揭示這些星系自身近鄰介質(zhì)（即星系周介質(zhì)）的物質(zhì)密度與溫度，同時也可反映沿途所經(jīng)過的其他星系以及銀河系自身的氣體性質(zhì)。發(fā)光與吸光的星系及氣體，作為物質(zhì)分布的示蹤體，具有偏差性且并不完備；它們所反映的只是整體質(zhì)量分布的一部分，而該分布的主體和主導成分則是更為彌散的暗物質(zhì)。

當我們在地球表面進行信號傳輸時，信號會面臨退化風險：一方面源于信號在傳播介質(zhì)中與之發(fā)生的相互作用，另一方面源于信號自源頭發(fā)射后隨傳播距離增加而發(fā)生的擴散衰減。 此類退化現(xiàn)象在宇宙空間中同樣存在，但還存在一個額外因素：宇宙的膨脹。宇宙膨脹會降低粒子的動能，并導致光波與引力波發(fā)生紅移。 這是否意味著信號在穿越宇宙的過程中會發(fā)生退化？盡管信號確實會受到上述所有效應的影響，但這通常并不等同于退化。實際情況如下。

在地球上，信號衰減是信息傳輸過程中普遍存在的實際問題。聲音、光、引力等信號在三維空間中傳播時，會隨著與源頭距離的增加而逐漸減弱。信號所經(jīng)過的介質(zhì)也會影響其特性——例如，同一列駛來的火車，通過空氣傳播、通過地面?zhèn)鲗?，或在水中傳播時，人耳所感知到的聲音都會