侃史群：206813066
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引力红移
这是普通的一天。一个普通的铁路道口。
那件普通的事情，本不适合在这里做。
散步。
但，他们已然来到这里。
一次普通的路过。
两个普通的身影。
是一个父亲，带着他的孩子。
隆隆声。不用看，是火车正呼啸而来。
因为那时，汽车还没有诞生。
那我们就离它远点，等它过去再走吧。毕竟，我们不是来参与意外的。何况，手上既没拿伞，又没戴表，摄像头还失效，姿势也不好摆。
充满张力的汽笛声。高唱而来，呜咽而去。
孩子目送火车渐行渐远，拉起父亲的手，要完成这次散步。
而父亲，却陷入沉思。
为什么汽笛声总是高唱而来，呜咽而去？无数次在站台听过火车启程时的汽笛声，音调平稳而悠长。
没有音调起伏。
这是正常的，因为火车汽笛没有设计变调的功能。毕竟，它的主要功能是发出噪音提醒人们远离自己，而不是奏出迷人曲调引诱人们亲近自己。
那么，为什么火车在快速靠近我们时，音调越来越高，越来越尖锐，而在快速离开我们时，音调越来越低，越来越沉闷？
这的确是个问题。
但多数人没注意到。少数注意到的，只是“咦？”了一声，然后像我一样，把这个问题抛在脑后，忙着打酱油去了。吃饭要紧。虽然里面可能含皮鞋。
只有这个父亲，不仅注意到了，而且一研究就是很多年。
这个比孩子更好奇的父亲，就是大名鼎鼎的多普勒，奥地利物理学家、数学家和天文学家。他的大名鼎鼎，得益于这次著名的好奇。
研究越来越深入，事情就变得越来越有趣：
当观察者与声源相对静止时，听到的声源频率不变。如果你坐在火车里，火车开得再快，这列火车的汽笛声，你听起来也是不变调的——从车窗外传来的声音除外。
观察者与声源之间相对运动时，则听到的声源频率就会发生变化。规律是：相互靠近，音调变高，也就是频率升高；相互离开，音调变低，也就是频率降低。并且，相对速度越快，变化越明显。
站在铁路旁，相互有一段距离的两个人，一列向前开的火车头运动到他俩之间的时候，鸣笛，在车头前方的人，听到的音调高，在车头后方的人，听到的音调低。
不同的观测者，听同一声笛鸣，音调不同。原来频率也是相对的！
这种效应就是著名的多普勒效应，也称多普勒频移。
多普勒还给出了速度与频移的关系式。
多普勒频移不仅适用于声波，也适用于其他所有波形，譬如光波、电磁波、甚至水波。
嗯，就算是这样，又有个毛用？
用处大了去了。这是一个基础性的发现。一般来说，越基础的东西越不起眼，但用处越大。
比如，我们发现，种子埋到土里，可以复制更多种子，于是农业诞生了。
比如，人们发现，身上披些东西既可遮羞，又可御寒，于是服装业萌芽了。
比如，牛顿发现，万物都是有引力的，于是现代科学奠基了。
比如，瓦特发现，蒸汽力大无比，于是第一次工业革命爆发了。
现在，多普勒发现，波谱可以频移，虽然不像种子那般基础，但作为通行波界的一种普遍现象，它为人们带来了怎样的变革呢？
1842年5月25日，美丽的布拉格，皇家波希米亚学会科学分会会议胜利召开。
多普勒提交了题为《论天体中双星和其他一些星体的彩色光》的论文，正式提出了多普勒原理，解释天体运动和光谱变化之间的关系，他总结道：
光源沿着我们的视线方向运动，将导致光的颜色和强度发生变化，速度越快，变化越明显。规律是：
光源趋近我们，光强增加，颜色向蓝端变化，所谓“蓝移”。（其实最外端是紫色，应该叫“紫移”才准确）
光源离开我们，光强减弱，颜色向红端变化，所谓“红移”。
如图：
【图16.4】为了看起来方便，图中波长的分段不是按实际比例划分的。电磁波波长差别巨大，长的达几公里，甚至上千公里，短的几微米，甚至不足1纳米。不同波长对应不同性质的电磁波。可见光只占电磁波中极小的波段。
其实，多普勒效应不难理解，波的传递速度不变，那么当波源向波的运动方向加速时，波长必然被压缩，频率增高；反之，波长必然被拉伸，频率降低。
我们可以这样想象：手电筒射出的光，是一根笔直的、向前匀速延伸的弹簧，弹簧最前端速度不变，那么，手电筒前后移动，是不是必然导致弹簧被拉伸或压缩？
我们还可以做试验，其实这个实验大家都做过。小时候在湖边玩，都拿棍子划过水面，我们稍慢些划，会发现水波的最外围是圆的，这说明水波以同样的速度向四周传递，棍子运动方向的波纹细密（波短，频率高），而反方向水波宽松（波长，频率低）。
当然，如果棍子划得太快，就会超出水波传递范围，此时，棍子运动前方没有波，这可以类比超音速效应。这从一个侧面也证明了波速是不可以叠加在波源上的。
扯远了，呵呵，再扯回来。
如果波源不动，而是观测者动，那更好理解。波以稳定的速度向观测者传递。观测者向波源运动，则同等时间内，接收到更多的波，等于频率增高；反之，则在同等时间内，接收到更少的波，等于频率降低。
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最近比较忙，很多顶帖未及回复，抱歉。
心里憋着火读这段，大概都是贫嘴和啰嗦吧呵呵。
多谢诸位同好支持！
晚安：）