2016年2月3日

重力拉伸光波波長?淺談重力紅移

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。......【更多內容請閱讀科學月刊第554期】

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