第十章聲·波 10.13一筆罰金的故事

第十章聲·波 10.13一筆罰金的故事

　　多普勒在1842年第一次想到，觀察人跟聲源或光源互相接近或遠(yuǎn)離的時(shí)候，觀察人的感官同時(shí)應(yīng)該覺察到聲波或光波的波長(zhǎng)的變動(dòng)。就在這時(shí)候，他又提出了一種大膽的見解，認(rèn)為恒星所以有各種不同的顏色，也是由于這個(gè)原因。他想，所有恒星本身的顏色都是白的；至于有許多恒星看上去有顏色，那是因?yàn)樗鼈儗?duì)我們說(shuō)來(lái)運(yùn)動(dòng)得很快。很快走近我們的白星會(huì)向地面上的觀察者發(fā)出縮短了的，使我們產(chǎn)生綠色、藍(lán)色或者紫色感覺的光波。相反地，很快地離開我們的白星，看上去就會(huì)是黃色的或者是紅色的。

　　這的確是個(gè)獨(dú)特的、可是無(wú)疑是錯(cuò)誤的想法。為了使我們的眼睛能夠覺察到恒星因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的顏色的變化，首先需要恒星有巨大的速度每秒鐘幾萬(wàn)公里的速度。可是這樣還嫌不夠：因?yàn)樵陲w來(lái)的白星所發(fā)的藍(lán)色光線變成了紫色的時(shí)候，它的綠線也會(huì)變成籃線，紫線變成紫外線，紅外線變成紅線；總之，白光里的各種成分都還存在，因?yàn)楣庾V上所有顏色的位置雖然都有了移動(dòng)，可是這些顏色的總和在我們的眼睛里應(yīng)該沒有什么改變。

　　至于跟觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的恒星的光譜里暗線位置的移動(dòng)，卻是另一回事了：暗線位置的移動(dòng)可以用精確的儀器準(zhǔn)確地測(cè)出來(lái)，使我們能夠從我們看見的光線來(lái)決定恒星運(yùn)動(dòng)的速度（好的分光鏡連每秒一公里的恒星速度都能確定出來(lái)）。

　　多普勒的錯(cuò)誤使我們想到現(xiàn)代物理學(xué)家烏德的軼事。烏德有一次把自己的汽車開得太快了，在紅燈信號(hào)面前來(lái)不及停下來(lái)，于是警察準(zhǔn)備對(duì)他罰款。烏德告訴這位維持交通秩序的人說(shuō)，在車輛疾馳的時(shí)候，紅色信號(hào)的光是會(huì)被看成綠色的。假如這位警察是通曉物理學(xué)的，他一定能夠算出，汽車必須有極大的速度，大到每小時(shí)13,500萬(wàn)公里，才能用科學(xué)家的話來(lái)為這辯護(hù)。

　　算法是：如果用ι代表光源發(fā)出的光的波長(zhǎng)（這里的光源是信號(hào)燈），ι′代表觀察者覺察到的光的波長(zhǎng)（這里的觀察者是汽車?yán)锏目茖W(xué)家），v代表汽車的速度，c代表光速，那末，根據(jù)理論，這些數(shù)值之間的關(guān)系是這樣：

　　我們知道，紅色光線里最短的波長(zhǎng)等于0.0063毫米，綠色光線里最長(zhǎng)的波長(zhǎng)等于0.0056毫米，又知道光速等于每秒300,000公里。把這些數(shù)字代到上面式子里，得到：

　　或每小時(shí)13,500萬(wàn)公里。烏德如果有了這種速度，那他在一小時(shí)多一些的時(shí)間里，就能從警察身旁一直駛到比太陽(yáng)還遠(yuǎn)的地方去。據(jù)說(shuō)，他終究還是因“超過(guò)規(guī)定速度”被罰了款。

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