fengzi01192013-10-24

在物理學和天文學領域，紅移是指物體的電磁輻射由於某種原因波長增加的現象，在可見光波段，表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離，即波長變長、頻率降低。相反的，波長變短、頻率升高的現象則被稱為藍移。紅移最初是在人們熟悉的可見光波段發現的，隨著對電磁波譜各個波段的瞭解逐步深入，任何電磁輻射的波長增加都可以稱為紅移。對於波長較短的γ射線、X-射線和紫外線等波段，波長變長確實是波譜向紅光移動，“紅移”的命名並無問題；而對於波長較長的紅外線、微波和無線電波等波段，儘管波長增加實際上是遠離紅光波段，這種現象還是被稱為“紅移”。

當光源遠離觀測者運動時，觀測者觀察到的電磁波譜會發生紅移，這類似於聲波因為都卜勒效應造成的頻率變化。這樣的紅移現象在日常生活中有很多應用，例如都卜勒雷達、雷達槍［1］，在分光學上，人們使用都卜勒紅移測量天體的運動。這種都卜勒紅移的現象最早是在19世紀所預測並觀察到的，當時的部分科學家認為光的本質是一種波。

另一種紅移機制被用於解釋在遙遠的星系、類星體，星系間的氣體雲的光譜中觀察到的紅移現象。紅移增加的比例與距離成正比。這種關係為宇宙在膨脹的觀點提供了有力的支援，比如大霹靂宇宙模型。

另一種形式的紅移是重力紅移，也就是所謂的愛因斯坦效應，是發生在廣義相對論中當接近大質量物體產生時間擴張的結果。

這裡是譜線原先的波長，是觀測到的波長，是譜線原先的頻率，是觀測到的頻率。

多普勒紅移：物體和觀察者之間的相對運動可以導致紅移，與此相對應的紅移稱為多普勒紅移，是由多普勒效應引起的。

重力紅移：根據廣義相對論，光從重力場中發射出來時也會發生紅移的現象。這種紅移稱為重力紅移。

宇宙學紅移：20世紀初，美國天文學家埃德溫·哈勃發現，觀測到的絕大多數星系的光譜線存在紅移現象。這是由於宇宙空間在膨脹，使天體發出的光波被拉長，譜線因此“變紅”，這稱為宇宙學紅移，並由此得到哈勃定律。20世紀60年代發現了一類具有極高紅移值的天體——類星體，成為近代天文學中非常活躍的研究領域。

這個主題的發展開始於19世紀對波動力學現象的探索，因而連結到了都卜勒效應。稍後，因為克裡斯琴·安德烈·都卜勒在1842年對這種現象提出了物理學上的解釋，而被稱為都卜勒效應［5］。他的假說在1845年被荷蘭的科學家Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot用聲波做實驗而獲得證實［6］。都卜勒預言這種現象可以應用在所有的波上，並且指出恆星的顏色不同可能是由於它們相對於地球的運動速度不同而引起的［7］。後來這個推論被否認。恆星呈現不同的顏色是因為溫度不同，而不是運動速度不同。

都卜勒紅移是法國物理學家斐索在1848年首先發現的，他指出恆星譜線位置的移動是由於都卜勒效應，因此也稱為“都卜勒-斐索效應”。1868年，英國天文學家威廉·哈金斯首次次測出了恆星相對於地球的運動速度［8］。

在1871年，利用太陽的自轉測出在可見光太陽光譜的夫朗和斐譜線在紅光有0。1 Å 的位移。［來源請求］ ［9］在1901年，Aristarkh Belopolsky在實驗室中利用轉動的鏡片證明了可見光的紅移［10］。

在1912年開始的觀測， Vesto Slipher發現絕大多數的螺旋星雲都有不可忽視的紅移。［11］ 然後，埃德溫·哈勃發現這些星雲（現在知道是星系）的紅移和距離有關聯性，也就是哈柏定律。［12］這些觀察在今天被認為是造成宇宙膨脹大霹靂理論的強而有力證據。