都卜勒效應,生活中常見的現象,卻可以推導出宇宙的年齡

我們經常可以感受到都卜勒效應，當發出喇叭聲的車輛接近我們然後又遠離時，我們聽到的音調變化，與標準喇叭的頻率相比，接近期間的接收頻率較高，經過時的接收頻率相同，而在遠離期間則較低，這就是都卜勒效應的一種表現，它以奧地利物理學家都卜勒的名字命名，他在1842年描述了這種現象。

都卜勒效應

都卜勒效應的原因是，當波源朝著觀察者移動時，每個相繼的波峰都從比前一個波峰更靠近觀察者的位置發射。因此，與前一個波相比，每個波到達觀察者所花費的時間略短。因此，減少了連續波峰到達觀察者之間的時間，從而導致頻率增加。相反，如果波源遠離觀察者，則每個波從比前一個波更遠離觀察者的位置發射，因此連續波之間的到達時間增加，從而降低了頻率。

那麼這樣一個簡單的現象又如何來推導宇宙的年齡呢？

我們知道光實際上也是一種電磁波，而只要是波就能發生都卜勒效應。在可見光部分，藍光的頻率高，紅光的頻率低，那麼一束光源如果在遠離我們，我們看到的光譜頻率就會比它實際的頻率要低，會顯得更紅，這種現象就稱為紅移，如果這束光源在接近我們，我們看到的光譜就會比它實際的頻率要高，會顯得更藍，這種現象就稱為藍移。因此我們可以通過星系發出的光是紅移還是藍移來判斷一個星系是遠離還是接近我們地球。

通過特定譜線就可以確定紅移還是藍移

天文學家哈勃在觀測夜空中星系的時候，分析了星系的光譜，他發現幾乎所有的星系都在紅移，意味著幾乎所有的星系都在遠離我們，同時他還發現一個奇怪的現象，星系遠離我們的速度V，與它離地球的距離d成正比，可以寫成：

V=Hd

其中H就是比例係數，也被稱為哈勃常數。

哈勃望遠鏡

宇宙的年齡就可以從這條簡單的公式中粗略地得出，為什麼呢，如果這個星系正在遠離地球，那麼它曾經應該很接近地球，粗略地說這個星系與地球在一個地點的時間，就是它與地球的距離d除以它相對於地球的速度V。

d/V=1/H≈140億年

正如上文所說，幾乎所有的星系都滿足這個規律，那麼意味著在140億年前，宇宙中幾乎所有的物質都在一起，密度高得不得了，然後突然發生了一件事，讓大家彼此分開，這就是大爆炸，宇宙的起始，140億年也就是宇宙的年齡了。

大爆炸一切的起始

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