- 精選文章
文章專區
2016-02-01重力拉伸光波波長？淺談重力紅移
554 期
Author 作者
張峻輔／清華大學物理博士、任教高雄中學物理科。
重力不只能彎曲光線，也能拉伸光波波長，它的效果曾經出現在電影《星際效應》當中。
1907年愛因斯坦應德國物理學家斯塔克（Johannes Stark）的邀請，在《電子學與放射性年鑑》上撰寫一篇關於狹義相對論的回顧文章，這份稿約促使愛因斯坦開始思索如何將重力加入狹義相對論之中，以得到廣義的相對性原理。他在1907~1911年間發展出等效原理（equivalence principle），該原理導引他的思想，逐步走向將重力場幾何化，歷經長年在黑暗中的痛苦摸索，終於在1915年11月底，愛因斯坦向普魯士科學院遞交他稱之為「這一生最珍貴的發現」──重力場方程式，完成了廣義相對論。
去年（2015）適逢廣義相對論誕生一百週年，筆者曾在2014年12月號的《科學月刊》撰文回顧廣義相對論的起源，文末提及三項可在太陽系內檢測的廣義相對論效應，其中重力紅移是愛因斯坦很早就預測到的現象，只需等效原理加上簡單的邏輯推演即可，是廣義相對論中少數無須透過解複雜的重力場方程式，就可以得到的結果，但要了解重力紅移得先談談光的都卜勒效應。
光的都卜勒效應
假設靜止光源發出一道波峰形成的波前（以下簡稱波前）抵達觀察者時，下一道波前與觀察者恰好間隔一個波長λ（圖一）。......【更多內容請閱讀科學月刊第554期】
圖一：光源座標系見觀察者之運動情形。