题目

仅仅是星体离我们远去就能造成红移吗,还是说是宇宙空间本身在膨胀（速度可超过光速）造成红移?

提问时间：2020-08-03

答案

严格来说,还真没法简单解释.很多人都混淆了多普勒红移和宇宙学红移,其实这两者是完全不同的.我们所观测到的遥远星体/星系的红移其实是多普勒红移和宇宙学红移的叠加.一方面,即使宇宙没有膨胀,星体/星系在空间中的运动(叫做peculiar motion)就会产生红移,这种光源运动所产生的红移是由于光波的多普勒效应.而另一方面,宇宙时空的膨胀会产生额外的宇宙学红移.宇宙学红移的本质并不是光源的运动,而是在时空中传播的光的波长随着时空的膨胀而被拉长了.一个遥远星系发出的光需要很久才能到达我们这里,在漫长的传播过程中,这些光随这宇宙的膨胀波长不断变长,最终在到达我们这里的时候被我们观测到显著的红移效应.宇宙学红移的大小可以等效为星体/星系离我们远去的速度,但是其本质上并不是由于星体/星系的运动产生的.而是我们和星体/星系之间的时空在不断膨胀.我们观测到的红移其实是多普勒红移和宇宙学红移的叠加.对于比较临近的星体/星系,多普勒红移占了主要部分;而遥远星体的红移主要都是宇宙学红移.现代宇宙学对大量遥远星体/星系的观测表明,单凭由运动产生的多普勒红移是无法解释所有的红移现象的,只有宇宙膨胀和宇宙学红移才能给出准确的解释.除了多普勒红移和宇宙学红移,还有引力红移,不过引力红移一般非常小,这里就不说了