哈勃紅移和引力紅移是同一種效應嗎？

1樓：若巖

我從乙個淺涉物理的高中競賽生的視角回答一下吧。

都卜勒效應產生的紅移在光發出的那一瞬間就決定了，用相對論都卜勒公式計算，然後就沒有行星什麼事了，在一路上，它一直是這個頻率，不會更改；

而空間膨脹則是乙個過程，在傳播過程中不斷累積發生的。

這個時候，我認為可以嘗試觀測一下光譜中的吸收譜線，看一下是只發生了一次紅移，還是有多組紅移過了的吸收譜線。

因為吸收譜線是光經過星際物質的時候發生共振吸收產生的，每次吸收的頻率相同，但是發生吸收的地點與我們距離不同，那麼對應的頻移也不一樣。

不知道對不對，請大佬指正。

2樓：SA MR

不用任何公式來簡單說的話，

哈勃紅移指的是宇宙本身隨著時間擴張的情況下，被觀測的東西隨著時間，離你越來越遠，

所謂引力紅移，就是被觀測的目標因為受到強大的引力，如黑洞等，引發的紅移。

BTW每次知乎裡有天體物理啊理論物理啊之類話題，各位大神能不能不要大堆大堆的公式甩出來？這樣對科普工作的推廣很不好啊。

3樓：古而樹裡

都卜勒紅移、引力紅移、哈勃紅移、宇宙學紅移，在最本質上是一樣的，都是電磁波長因為某種原因變長，只是原因不同。

都卜勒紅移是電磁發射源離我們遠去時，在我們所在的慣性系看實際看到的電磁波比電磁發射源所在的慣性系看到的電磁波波長要長。這在慣性系中就可以看到，用狹義相對論就能解釋。

引力紅移是在引力場中，時空彎曲強的地方的電磁波比時空彎曲弱的地方的電磁波波長變長的程度要大。這在非慣性係中就可以看到，用廣義相對論就能解釋。

哈勃紅移其實是種觀測效應，哈勃觀測到了這一現象，而且是把它當做都卜勒效應來做的，但是這也說明了宇宙在膨脹，但並不一定是加速膨脹。2023年那個獲得諾獎的發現才是證明了宇宙加速膨脹的。而宇宙學紅移是考慮了加速膨脹後，對這種現象的最為學界所承認的理論解釋。

這也算是一種非慣性係，對廣義相對論稍加改造就能解釋。我想題主問的應該是宇宙學紅移。

都卜勒紅移是慣性繫紅移，引力紅移和宇宙學紅移是非慣性係紅移。

引力紅移和宇宙學紅移都是因為某種原因拉扯時空間接地拉長了電磁波波長，其區別在於起源不同。引力紅移是引力場造成的，宇宙學紅移是暗能量造成的。引力和暗能量都能拉扯時空，使得宇宙中其實是沒有真正的慣性系的。

廣義相對論其實只是一種工具，而解釋引力只是乙個使用它的例子。這種工具也可以解釋其他拉扯時空的例子，比如暗能量。只是現在這種工具被改造得比較適合解釋引力，大家就只用它解釋引力了。

然而，暗能量是否存在，宇宙學紅移是否是對哈勃紅移最好的解釋，這些我們都還不知道。

4樓：張建東

個人觀點，通常說引力紅移，都是在靜態的時空背景下算。

而哈勃紅移只是把這個給推廣到了動態時空背景而已。

所以嚴格來說，你算類光測地線，然後再算四速度，再看局域觀測者看到的能量，就可以算出結果。從這個角度上說，這兩種並沒有什麼區別。

5樓：AstroLumos

是一回事。當然這個問題怎麼看可能需要一些定義學。

我理解的引力紅移是光子在彎曲時空（這裡的彎曲指的是度規隨時間和空間座標變化）中傳播時頻率的變化。具體的計算方法就是解測地線方程。

為何說宇宙學紅移不是都卜勒效應？因為根據宇宙學的玩法，光源實際上是不動的（指的是光源的共動座標不變），宇宙學紅移是光子在RW度規中傳播時因為度規隨時空有變化從而發生的紅移。

具體的推導過程參見梁書上冊第十章，我這裡貼其中的一段話：

在觀測宇宙學中，人們需要把宇宙學紅移和星系自運動導致的都卜勒頻移區分開的。「自運動」指的是光源的共動座標有變化，這種運動同樣導致光子頻移，但這裡確實是都卜勒效應。

6樓：lucy zhong

不是一回事兒。

抱歉之前把都卜勒紅移與哈勃紅移混為一談了。

都卜勒紅移是說當光源相對觀察者遠離（或靠近）時，光譜會向紅端（或藍端）偏移。

zh.m.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E5%8A%9B%E7%B4%85%E7%A7%BB