多普勒：红与蓝光的效应 (11/29)

撰文｜01哲学团队

今天是奥地利著名的科学家基斯蒂安．多普勒（Christian Doppler）诞生的日子，他于1842年提出了著名的多普勒效应（Doppler effect），这个效应现在被广泛应用在多个领域，例如光学、天文学和气象学等等。

多普勒生于奥地利萨尔斯堡的一个石匠家庭，小时身体体质较弱，父亲估计他难以继承家业，故多普勒到了维也纳一所大学学习数学、哲学和天文学。多普勒稍后非常幸运地在捷克布拉格找到一份工作，不过由于教学工作实在太繁重，多普勒的健康亦因此受到严重的损害。

多普勒死后，他的一位朋友哀悼说︰“很难想像奥地利能够出现这样的一位多产的天才，我曾给很多人写信反映这事，为了多普勒本人，尽量不要给他太多负担，不过最后很不幸，多普勒还是积劳成疾而逝世。”

多普勒效应

1842年，多普勒在一篇论文中提到了星体发出的光会发生色偏的现象，也就是现在人们所说的“多普勒效应”。这个效应指出这种新式的测定恒星运动和距离的方法应该会受到天文学家的青睐：因为恒星距离人们太远，又或是星位角的太小，用当时的一般方法几乎无法测量。到底什么是“多普勒效应”﹖先来让我们看看以下一个例子。

假设你在马路上走著，有辆警车响著警号朝著你迎面而来，警车驶得愈接近你，鸣笛声会愈响；而警车离你而去时，鸣笛声的频率就会下降。这个对所有人而言极为普通事例到底说明了什么呢？多普勒效应就指出：发射声波的物体和观察者之间存在著一种相对的运动。当汽车向你驶来时，你和警车之间的声波会被挤压，因波阵面之间的距离被挤压，所以声波的频率升高；而当警车离去时，各个波阵面需要更长的时间才能抵达观察者一方，波阵面之间的距离间隔比较大，所以声波的频率会下降。

星星到底有多远

多普勒效应的应用极为广泛，如被用来追踪路边超速汽车的雷达的设计，甚至被用来测量恒星附近的行星之移动轨迹与距离。具体来说，当行星向地球移动时，行星所发出的光频率会升高；当行星离地球而去时，行星所发出的光频率会下降。所以当行星向地球移动时，行星看上去会发出蓝光；而行星离地球而去时，行星看上去会发出红光。因此，人们则能根据“红移”（redshifted）和“蓝移”（blueshifted）两种现象来判定行星的移动和距离。

多普勒效应对科学发展作出了伟大的贡献，不过多普勒本人至死时也未能预见自己的理论能有多大的效用。然而，就在多普勒死后短短的十多年，天文学家维斯托・斯里弗（Vesto Slipher）就利用多普勒效应，测定了河外的星云出现“红移”现象，为宇宙大爆炸理论（Big Bang Theory）提供了有力的证据。

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