多普勒红移是什么,它为探索人类起源提供什么线索?

在物理学和天文学领域,红移是指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象,在可见光波段,表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离,即波长变长、频率降低.相反的,波长变短、频率升高的现象则被称为蓝移.红移最初是在人们熟悉的可见光波段发现的,随着对电磁波谱各个波段的了解逐步深入,任何电磁辐射的波长增加都可以称为红移.对于波长较短的γ射线、X-射线和紫外线等波段,波长变长确实是波谱向红光移动,“红移”的命名并无问题；而对于波长较长的红外线、微波和无线电波等波段,尽管波长增加实际上是远离红光波段,这种现象还是被称为“红移”.
当光源远离观测者运动时,观测者观察到的电磁波谱会发生红移,这类似于声波因为都卜勒效应造成的频率变化.这样的红移现象在日常生活中有很多应用,例如都卜勒雷达、雷达枪[1],在分光学上,人们使用都卜勒红移测量天体的运动.这种都卜勒红移的现象最早是在19世纪所预测并观察到的,当时的部分科学家认为光的本质是一种波.
另一种红移机制被用於解释在遥远的星系、类星体,星系间的气体云的光谱中观察到的红移现象.红移增加的比例与距离成正比.这种关系为宇宙在膨胀的观点提供了有力的支持,比如大霹雳宇宙模型.
另一种形式的红移是重力红移,也就是所谓的爱因斯坦效应,是发生在广义相对论中当接近大质量物体产生时间扩张的结果.
这里是谱线原先的波长,是观测到的波长,是谱线原先的频率,是观测到的频率.
多普勒红移：物体和观察者之间的相对运动可以导致红移,与此相对应的红移称为多普勒红移,是由多普勒效应引起的.
重力红移：根据广义相对论,光从重力场中发射出来时也会发生红移的现象.这种红移称为重力红移.
宇宙学红移：20世纪初,美国天文学家埃德温·哈勃发现,观测到的绝大多数星系的光谱线存在红移现象.这是由於宇宙空间在膨胀,使天体发出的光波被拉长,谱线因此“变红”,这称为宇宙学红移,并由此得到哈勃定律.20世纪60年代发现了一类具有极高红移值的天体——类星体,成为近代天文学中非常活跃的研究领域.
这个主题的发展开始於19世纪对波动力学现象的探索,因而连结到了都卜勒效应.稍后,因为克裏斯琴·安德烈·都卜勒在1842年对这种现象提出了物理学上的解释,而被称为都卜勒效应[5].他的假说在1845年被荷兰的科学家Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot用声波做实验而获得证实[6].都卜勒预言这种现象可以应用在所有的波上,并且指出恒星的颜色不同可能是由于它们相对于地球的运动速度不同而引起的[7].后来这个推论被否认.恒星呈现不同的颜色是因为温度不同,而不是运动速度不同.
都卜勒红移是法国物理学家斐索在1848年首先发现的,他指出恒星谱线位置的移动是由于都卜勒效应,因此也称为“都卜勒-斐索效应”.1868年,英国天文学家威廉·哈金斯首次次测出了恒星相对于地球的运动速度[8].
在1871年,利用太阳的自转测出在可见光太阳光谱的夫朗和斐谱线在红光有0.1 Å 的位移.[来源请求] [9]在1901年,Aristarkh Belopolsky在实验室中利用转动的镜片证明了可见光的红移[10].
在1912年开始的观测,Vesto Slipher发现绝大多数的螺旋星云都有不可忽视的红移.[11] 然后,埃德温·哈勃发现这些星云（现在知道是星系）的红移和距离有关联性,也就是哈柏定律.[12]这些观察在今天被认为是造成宇宙膨胀大霹雳理论的强而有力证据.