peng77188 2020-07-13

講引力紅移前必須要搞清楚多普勒紅移，搞清多普勒紅移前，就必須要搞清多普勒效應。

多普勒效應我們再熟悉不過了，在中學物理上，我們就學到了這個概念。但必須要複習一遍知識點，肯定很多人都忘了！

警車抓人時會開啟警報，這種聲音響徹雲霄。當我們看到警車開道時，還總伴隨著聽到時而尖銳，時而沉悶的鳴笛聲。

為什麼會出現這種情況呢？在物理學上解釋就是機械波的多普勒效應。

警車鳴笛產生的振動會在空氣中以機械波的形式傳播開來。如果警車靠近我們，我們聽到的鳴笛聲就會尖銳，如果警車遠離我們而去，則此時我們聽到的聲音就會沉悶。

我們知道，頻率高的聲波，音調高，耳朵聽起來就尖銳。頻率低的聲波，音調低，聽起來就會沉悶。

當警車靠近我們時，聲波的頻率就會升高，遠離時頻率就會降低。

但很多人並不知道其中的緣由。其實振動源原地不動時，聲波就會像水波一樣傳遞開來，如果振動源沿著聲波的x方向運動，那麼x方向的聲波就會臃腫起來，導致聲波之間的波峰捱得更近，其波長降低，頻率增加。就比如，用木棍沿著水面划動著，那沿著划動的方向的水波就會比之前更加密集。

那如果警車不動，而是我們朝著警車的方向運動，還會出現多普勒效應嗎？

答案是依舊的，這時候我們聽到的鳴笛頻率依舊會變大。雖然兩種情況都會產生多普勒效應，但發生的機制並不一樣。

觀察者，不動，波源靠近觀察者，導致觀察者聽到的聲波頻率增加是因為：波源在運動過程中導致聲波本身的頻率增加了。

而波源不動，觀察者靠近波源聽到的聲波頻率增加是因為：人的耳朵在單位時間內接收到的波峰數量增加了，一時間波峰數量的激增會讓人耳誤以為聽到了的聲波頻率增加了。其實這種情況下，波源本身的頻率沒有改變。

用一個不太恰當的事例通俗解釋一遍

現在有一輛車，還有一群相隔同等距離的人站成一排。

這群人就相當聲波，車輛相當於觀察者。

如果我要讓這輛汽車單位時間內撞到的人最多，就有三種辦法。

第一種：車不動，人們排成一排主動往車上撞。而且後面的人還擠前面的人，導致人和人之間的距離越來越小，越靠近車的人越擁擠，那麼汽車單位時間內撞的人就越多。

第二種：人不動，車開起來，撞這一排人。車開得越快，單位時間內撞到的人越多。

第三種：車和人都運動起來。

單位時間內撞到的人數就相當聲波的頻率。

所以第一種情況，聲波本身的頻率改變了。而第二種情況，聲波本身頻率沒有改變，而是接受者感受到的聲波頻率增加了。

同樣的道理也適用於光。在宇宙中，發出光源的恆星遠離我們時，其光的頻率降低，波長增加，在電磁波波譜上看就是靠近紅端移動，這就是光的紅移。反之就是靠近藍端移動，簡稱藍移。

電磁波譜

我們可以根據光的多普勒紅移計算這個天體遠行我們的速度。而有時候天體遠離我們是由於宇宙膨脹導致的，我們也可以據此計算宇宙膨脹速率，這是光的多普勒效應。但是光的多普勒效應和普通的多普勒效應並不一樣。由於光速不變原理，光的多普勒效應只會相應地改變波長和頻率，其速度不會改變。

光還有一種多普勒效應，但不是由於波源與觀察者相對移動導致的，而是由於引力場的存在導致的。

人們都知道光線在靠近強引力場的時候會彎曲，比如經過太陽周圍的光線就是彎曲的。廣義相對論就是根據太陽背後天體發出的光線靠近太陽時而彎曲的現象首次被證實的。

引力紅移是指，光線遠離引力場時會發生頻率降低，波長增加的現象，在光譜上看就是靠紅光端移動。

不同引力理論對引力紅移有不同的解釋，有人認為這是引力對光的拖拽效應。光線遠離引力場，由於引力拖拽效應並不顯著，導致光的頻率降低，波長增加，所以就會發生紅移。

還有一種解釋是，在強引力場周圍的時空彎曲異常嚴重，導致時間流逝變慢。遠離強引力場的光線其時間體系相較於觀察者本身比較慢，導致觀察到的光譜也就低，這才導致了紅移。

東籬看古今 2020-07-13

是引力對光的拖拽效應。在宇宙中，發出光源的恆星遠離我們時，其光的頻率降低，波長增加，在電磁波波譜上看就是靠近紅端移動，這就是光的紅移。

旭子講科學 2020-07-13

引力紅移是指光線遠離引力場時頻率降低，波長增加的現象。根據引力對光的拖拽效應測量。

職場新人噢耶 2020-07-13

引力紅移是指宇宙中被觀察到的射線的頻率降低，導致其對應的可見光色向光譜的低能端移動的現象，它是透過光譜紅移現象的速度推測出來的。