Teori cahaya lelah berusaha memberikan penjelasan alternatif untuk pergeseran merah yang terlihat di galaksi jauh, yang secara konvensional dijelaskan oleh perluasan alam semesta. Menurut teori ini, energi yang dibawa oleh foton cahaya entah bagaimana berangsur-angsur menghilang saat mereka melakukan perjalanan melalui ruang, menghasilkan panjang gelombang yang meningkat, sehingga cahaya bergeser ke arah panjang gelombang yang lebih panjang, kurang energik, ujung spektrum merah. Teori big bang alam semesta menjelaskan pergeseran merah ini sebagai akibat efek Doppler. Hipotesis cahaya lelah, sebaliknya, kompatibel dengan model keadaan tunak alam semesta. Dapat dikatakan bahwa penjelasan untuk pergeseran merah ini belum dibantah secara komprehensif, tetapi sebagian besar astronom dan kosmolog menyukai teori big bang, karena menjelaskan sejumlah pengamatan yang menyebabkan masalah serius bagi model cahaya lelah.
Teori ini pertama kali diusulkan oleh Fritz Zwicky pada tahun 1929, setelah penemuan bahwa pergeseran merah galaksi meningkat dengan jarak. Proses di mana energi cahaya dihamburkan pada jarak yang jauh, bagaimanapun, bermasalah. Proses yang paling jelas — interaksi cahaya dengan partikel di ruang angkasa — dengan cepat ditolak oleh Zwicky sendiri, karena ini akan mengakibatkan hamburan cahaya, yang pada gilirannya akan membuat gambar galaksi jauh menjadi kabur atau kabur. Pengamatan galaksi jauh tidak menunjukkan ketidakjelasan ini. Zwicky menyukai penjelasan alternatif yang melibatkan cahaya yang dipengaruhi oleh gravitasi, tetapi gagasan ini pada dasarnya tetap spekulatif.
Ada sejumlah masalah lain dengan teori cahaya lelah, salah satunya menyangkut persepsi kecerahan galaksi. Untuk dua galaksi serupa pada jarak yang sangat berbeda, di alam semesta statis, kecerahan permukaan yang dihitung — berdasarkan jumlah cahaya yang dipancarkan galaksi-galaksi itu dibagi dengan luas langit yang mereka tempati saat diamati dari Bumi — seharusnya hampir sama. Ini karena jumlah cahaya yang mencapai kita dan area galaksi — seperti yang terlihat dari Bumi — berkurang dengan jarak dengan kecepatan yang sama. Kecerahan permukaan galaksi yang diamati akan dikurangi dengan pergeseran merah; namun, pengamatan menunjukkan pengurangan kecerahan yang jauh lebih besar daripada yang dapat dijelaskan oleh pergeseran merah saja. Ini juga dapat dijelaskan oleh alam semesta yang mengembang, di mana galaksi yang lebih jauh surut dengan kecepatan yang lebih cepat.
Rupanya itu bukan hal yang diselesaikan, dan itu bukan poin penting untuk argumen.
Masalah lain dengan teori ini adalah tidak menjelaskan pola emisi cahaya dari waktu ke waktu yang ditunjukkan oleh peristiwa supernova. Waktu yang dibutuhkan cahaya dari supernova untuk memudar, seperti yang terlihat dari Bumi, meningkat seiring dengan jarak supernova. Ini konsisten dengan alam semesta yang mengembang, di mana efek dilatasi waktu akibat relativitas khusus menjadi lebih signifikan dengan bertambahnya jarak dan resesi yang lebih cepat.
Salah satu bukti terkuat untuk teori big bang adalah radiasi Cosmic Microwave Background (CMB), ditemukan pada tahun 1956. Teori cahaya lelah dapat menjelaskan radiasi latar belakang ini sebagai cahaya bintang yang telah kehilangan energi dari waktu ke waktu hingga ke titik di mana ia berada. bergeser merah ke panjang gelombang gelombang mikro, tetapi teori tersebut tidak menjelaskan spektrum radiasi. Dalam kedua teori, jumlah foton tetap sama, tetapi dalam teori cahaya lelah, foton didistribusikan pada volume ruang yang sama, sedangkan di alam semesta yang mengembang, foton telah diencerkan dalam ruang yang mengembang. Skenario yang kontras ini menyebabkan spektrum yang berbeda untuk CMB. Spektrum CMB yang diamati konsisten dengan teori big bang.
Selain keberatan utama yang dijelaskan di atas, ada sejumlah masalah lain untuk alam semesta yang tidak mengembang yang disiratkan oleh teori cahaya lelah. Ini termasuk paradoks Olbers, proporsi unsur-unsur kimia yang terlihat di alam semesta saat ini dan banyak bukti bahwa alam semesta telah berubah dari waktu ke waktu. Pendukung telah berusaha untuk memberikan jawaban – konsisten dengan model cahaya lelah dalam beberapa bentuk – untuk semua keberatan ini, tetapi sebagian besar ilmuwan di bidang astrofisika dan kosmologi menganggap teori tersebut sebagai milik fisika pinggiran.