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红光膨胀效应

发表时间：2024-07-29 22:11:21 来源：网友投稿

20世纪宇宙学观测中最重要的发现之一就是宇宙膨胀，也就是说宇宙中的各个星体之间都在互相远离，而相互之间的距离越远，远离的速度也越快。这种现象是由美国天文学家哈勃于上个世纪初发现的。现在在太空中运行的哈勃望远镜就是为了纪念他而以他的名字命名的。

在天文学中对星体远离速度的测量是通过测定其引起的光谱红移来实现的。我们知道火车在由远而近向我们开来时它鸣笛的声音会变响，音调变尖，而火车渐渐远离我们时它的汽笛声会变弱，音调也变低。这种效应最早是由奥地利科学家多普勒进行研究的，所以也叫做多普勒效应。在这种效应中音调或者频率的变化跟火车的运动速度密切相关的，所以我们通过分析接收到的火车汽笛声的频率变化就可以推算出火车的运动速度。天文学上用的光谱频移的方法实际上就是光波的多普勒效应。正是因为看到所有遥远星体的运动都使得我们接收到的由其发出的光波频率变低（或者叫做红移，因为可见光谱的低频段为红光），所以才得出所有的星体都在远离我们的结论。

当然所有的体都在远离我们并不是说我们所处的太阳系有什么特别之处，事实上是所有的星体都在互相远离。当然所谓的互相远离是在比较大的宇宙学尺度上来说的，在诸如我们的太阳系这种小的尺度上并不适用。一个常用来形象地形容这种膨胀效应的例子就是带斑点的气球。如果往气球里吹气，在气球被吹大膨胀的时候上面所有的斑点之间的距离都在增加，这就类似于膨胀的宇宙中星体之间在互相远离。

另外一个问题是既然星体之间距离越远，它们互相远离的越快，那么如果它们之间足够远的话，它们互相远离的速度就会超过光速了，这似乎跟狭义相对论要求的信号传递速度不能超过光速矛盾。实际上星体之间互相远离是空间本身的膨胀效应，虽然它们之间远离的速度看起来可以超过光速，但是在这样的星体之间是不可能进行任何信号传递的，因为一个星体发的光永远到不了另外一个。

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