都卜勒頻移是整個無線電波段因發射源移動或者引力影響而產生的重要現象,我們可以根據頻移計算出遙遠的天體是遠離還是接近,甚至是恆星有沒有行星等都可以通過觀察紅移或者藍移後分析得出,但有一個問題似乎從來都沒有人考慮過,大家都很清楚高能射線比如X射線或者γ射線,在極度紅移之後將成為頻率降低波長加大的可見光甚至紅外波段等!頻率降低意味著能量降低,那麼這些能量哪裡去了呢?就直接消失在宇宙中了嗎?
這是一顆接近銀心黑洞時候產生的引力紅移現象,從遠距離的藍白色到最接近時橙黃色,引力的影響是非常明顯的,當然上圖只是事宜,而事實上約確實有如此過程!
一、引力紅移
引力不僅會改變光子的頻率,也會改變光子的傳播路徑,第一次被證明是在1919年5月29日發生的日全食,提前觀測到了本應躲在太陽後的恆星的光,因此證明光線經過大質量天體附近是會產生彎曲現象!
這是質量對周圍空間產生彎曲所致,光認為它走的仍然是直線,其實這個空間已經被附近大質量天體所影響!成為了時空中的一個「漩渦」!,因此從看起來光子經過的空間扭曲程度增加了,光子從這個空間經過時候所付出的代價是波長被引力勢能所拉伸,而這個拉伸程度與附近這個天體的質量成正比,假如這是一個黑洞的話,而光線剛好經過了黑洞視界,那麼很抱歉它可能就出不來了,因為光子攜帶的所有能量都將在黑洞出環繞視界公轉,不會有任何信息到達我們的觀測設備中!
當引力對光子做工是,波長就會變短,頻率增加,光子的能量是增加的!
二、速度紅移(比如宇宙膨脹紅移)
這個理解起來似乎要稍稍簡單一些,畢竟引力場是個看不見的空間彎曲度,但速度就只管多了,光源遠離就是波長被拉長,頻率降低,能量降低!反之則增加!
當光源遠離時,波長被拉長,光子的能量轉換成了空間整體勢能,而光源接近時則空間整體勢能表現在光子的頻率增加上!儘管這似乎有些比較難理解,但有一點是肯定的,光子的能量不會憑空消失,也不會憑空產生,它肯定有一個失去和獲得的途徑!而這個途徑在速度紅移上則是本身所依託的空間!