第十章声·波 10.13一笔罚金的故事

第十章声·波 10.13一笔罚金的故事

　　多普勒在1842年第一次想到，观察人跟声源或光源互相接近或远离的时候，观察人的感官应该觉察到声波或光波的波长的变动。就在这时候，他又提出了一种大胆的见解，认为恒星所以有各种不同的颜色，也是由于这个原因。他想，所有恒星本身的颜色都是白的；至于有许多恒星看上去有颜色，那是因为它们对我们说来运动得很快。很快走近我们的白星会向地面上的观察者发出缩短了的，使我们产生绿色、蓝色或者紫色感觉的光波。相反地，很快地离开我们的白星，看上去就会是黄色的或者是红色的。

　　这的确是个独特的、可是无疑是错误的想法。为了使我们的眼睛能够觉察到恒星因运动而产生的颜色的变化，需要恒星有巨大的速度每秒钟几万公里的速度。可是这样还嫌不够因为在飞来的白星所发的蓝色光线变成了紫色的时候，它的绿线也会变成篮线，紫线变成紫外线，红外线变成红线；，白光里的各种成分都还存在，因为光谱上所有颜色的位置虽然都有了移动，可是这些颜色的总和在我们的眼睛里应该没有什么改变。

　　至于跟观察者有相对运动的恒星的光谱里暗线位置的移动，却是另一回事了暗线位置的移动可以用精确的仪器准确地测出来，使我们能够从我们看见的光线来决定恒星运动的速度（好的分光镜连每秒一公里的恒星速度都能确定出来）。

　　多普勒的错误使我们想到现代物理学家乌德的轶事。乌德有一次把自己的汽车开得太快了，在红灯信号面前来不及停下来，于是警察准备对他罚款。乌德告诉这位维持交通秩序的人说，在车辆疾驰的时候，红色信号的光是会被看成绿色的。假如这位警察是通晓物理学的，他一定能够算出，汽车必须有极大的速度，大到每小时13,500万公里，才能用科学家的话来为这辩护。

　　算法是如果用ι代表光源发出的光的波长（这里的光源是信号灯），ι&pri;代表观察者觉察到的光的波长（这里的观察者是汽车里的科学家），v代表汽车的速度，c代表光速，那末，根据理论，这些数值之间的关系是这样

　　我们知道，红色光线里最短的波长等于0.0063毫米，绿色光线里最长的波长等于0.0056毫米，又知道光速等于每秒300,000公里。把这些数字代到上面式子里，得到

　　或每小时13,500万公里。乌德如果有了这种速度，那他在一小时多一些的时间里，就能从警察身旁一直驶到比太阳还远的地方去。据说，他终究还是因“超过规定速度”被罚了款。