第十章声·波 10.13一笔罚金的故事

第十章声·波 10.13一笔罚金的故事

　　多普勒在1842年第一次想到，观察人跟声源或光源互相接近或远离的时候，观察人的感官同时应该觉察到声波或光波的波长的变动。就在这时候，他又提出了一种大胆的见解，认为恒星所以有各种不同的颜色，也是由于这个原因。他想，所有恒星本身的颜色都是白的；至于有许多恒星看上去有颜色，那是因为它们对我们说来运动得很快。很快走近我们的白星会向地面上的观察者发出缩短了的，使我们产生绿色、蓝色或者紫色感觉的光波。相反地，很快地离开我们的白星，看上去就会是黄色的或者是红色的。

　　这的确是个独特的、可是无疑是错误的想法。为了使我们的眼睛能够觉察到恒星因运动而产生的颜色的变化，首先需要恒星有巨大的速度每秒钟几万公里的速度。可是这样还嫌不够：因为在飞来的白星所发的蓝色光线变成了紫色的时候，它的绿线也会变成篮线，紫线变成紫外线，红外线变成红线；总之，白光里的各种成分都还存在，因为光谱上所有颜色的位置虽然都有了移动，可是这些颜色的总和在我们的眼睛里应该没有什么改变。

　　至于跟观察者有相对运动的恒星的光谱里暗线位置的移动，却是另一回事了：暗线位置的移动可以用精确的仪器准确地测出来，使我们能够从我们看见的光线来决定恒星运动的速度（好的分光镜连每秒一公里的恒星速度都能确定出来）。

　　多普勒的错误使我们想到现代物理学家乌德的轶事。乌德有一次把自己的汽车开得太快了，在红灯信号面前来不及停下来，于是警察准备对他罚款。乌德告诉这位维持交通秩序的人说，在车辆疾驰的时候，红色信号的光是会被看成绿色的。假如这位警察是通晓物理学的，他一定能够算出，汽车必须有极大的速度，大到每小时13,500万公里，才能用科学家的话来为这辩护。

　　算法是：如果用ι代表光源发出的光的波长（这里的光源是信号灯），ι′代表观察者觉察到的光的波长（这里的观察者是汽车里的科学家），v代表汽车的速度，c代表光速，那末，根据理论，这些数值之间的关系是这样：

　　我们知道，红色光线里最短的波长等于0.0063毫米，绿色光线里最长的波长等于0.0056毫米，又知道光速等于每秒300,000公里。把这些数字代到上面式子里，得到：

　　或每小时13,500万公里。乌德如果有了这种速度，那他在一小时多一些的时间里，就能从警察身旁一直驶到比太阳还远的地方去。据说，他终究还是因“超过规定速度”被罚了款。

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