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文档简介

光是电磁波。当光源远离观测者时，接受到的光波频率比其固有频率低，即向红端偏移，这种现象称为“红移”。当光源接近观测者时，接受频率增高，相当于向蓝端偏移，称为“蓝移”。哈勃发现，来自星系的光谱呈现某种系统性的红移。即星系正在远离我们。将星系中特定原子的光谱与地球上实验室内同种原子的光谱进行比较，可以确定光源正在以多大的速度退行。哈勃发现，离我们越远的星系退行速度越高，而且两者之间存在线性关系，即V=HD（其中H是哈勃常数），这个关系称为哈勃定律。哈勃定律的伟大意义，不仅在于它证实了宇宙的膨胀，而且还提供了一种估计宇宙年龄的手段。红移在物理学和天文学领域，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。红移的现象对于机械波，由于阻尼的存在，机械波的频率会随之减小，波长增大。当阻尼不大时，机械波的振动周期为T=2/=2/(02-2)1/2 (其中，0为振动系统的固有角频率，为系统阻尼系数)。阻尼引起的能量耗散会导致机械波振动波长的增大，电磁波是否也具有这一特性？众所周知，多普勒效应是指波源以us的速度远离时，观测者接受到的频率比波源频率低：/=-us/u (其中u为波的运动速度)。即便基于相对论，多普勒效应也与二者之间的距离无关。以上二者都是波的固有特性。我们知道，哈勃测得星系光谱红移量与它们到地球的距离r成正比，但是，我们很难理解为什么光谱的这一红移现象就简单地用多普勒效应进行解释，并演绎成宇宙在膨胀，并且加速膨胀，既而作为宇宙大爆炸的依据呢？还称这一宇宙学为科学？事实上，红移量与光谱经过距离成正比是一种积累(积分)效应，是“时间和空间”上长途跋涉的结果，与热力学所关注的电磁波的能量耗散效应随传播距离的增大而增大的规律相一致。需要强调的是，电磁波的频率与电磁波具有的能量成比例，红移意味着电磁波的频率降低，能量减少，那么失去的能量去了哪里呢？光谱红移是否属于电磁波的能量耗散？
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