多普勒频移是整个无线电波段因发射源移动或者引力影响而产生的重要现象,我们可以根据频移计算出遥远的天体是远离还是接近,甚至是恒星有没有行星等都可以通过观察红移或者蓝移后分析得出,但有一个问题似乎从来都没有人考虑过,大家都很清楚高能射线比如X射线或者γ射线,在极度红移之后将成为频率降低波长加大的可见光甚至红外波段等!频率降低意味着能量降低,那么这些能量哪里去了呢?就直接消失在宇宙中了吗?
这是一颗接近银心黑洞时候产生的引力红移现象,从远距离的蓝白色到最接近时橙黄色,引力的影响是非常明显的,当然上图只是事宜,而事实上约确实有如此过程!
一、引力红移
引力不仅会改变光子的频率,也会改变光子的传播路径,第一次被证明是在1919年5月29日发生的日全食,提前观测到了本应躲在太阳后的恒星的光,因此证明光线经过大质量天体附近是会产生弯曲现象!
这是质量对周围空间产生弯曲所致,光认为它走的仍然是直线,其实这个空间已经被附近大质量天体所影响!成为了时空中的一个“漩涡”!,因此从看起来光子经过的空间扭曲程度增加了,光子从这个空间经过时候所付出的代价是波长被引力势能所拉伸,而这个拉伸程度与附近这个天体的质量成正比,假如这是一个黑洞的话,而光线刚好经过了黑洞视界,那么很抱歉它可能就出不来了,因为光子携带的所有能量都将在黑洞出环绕视界公转,不会有任何信息到达我们的观测设备中!
当引力对光子做工是,波长就会变短,频率增加,光子的能量是增加的!
二、速度红移(比如宇宙膨胀红移)
这个理解起来似乎要稍稍简单一些,毕竟引力场是个看不见的空间弯曲度,但速度就只管多了,光源远离就是波长被拉长,频率降低,能量降低!反之则增加!
当光源远离时,波长被拉长,光子的能量转换成了空间整体势能,而光源接近时则空间整体势能表现在光子的频率增加上!尽管这似乎有些比较难理解,但有一点是肯定的,光子的能量不会凭空消失,也不会凭空产生,它肯定有一个失去和获得的途径!而这个途径在速度红移上则是本身所依托的空间!