本質：在物理學中，當來自物體的光或其他電磁輻射經歷波長增加時發生紅移。

“紅移”並不意味著燈光實際上是紅色，或者實際上變成紅色。術語“紅色”是指在人類術語中，在可見光譜的紅色末端發現更長的波長。無論光是否可見，“紅移”意味著波長的增加，分別根據光的波和量子理論，相當於較低頻率和較低光子能量。與紅移相反的是“ 藍移 ”，其中光經歷波長縮短或能量增加。當發光物體向觀察者移動或當電磁輻射移動到重力場時，通常會看到藍移。然而，紅移是一個更常見的術語，有時blueshift，也就是藍移被稱為負紅移。

天文學和宇宙學中紅色和藍色變化有三個主要原因：

1）物體在空間中分開或靠近在一起。這些變化是的一個例子多普勒效應，如行駛的汽車或火車鳴笛聲的變化。

2）空間本身擴充套件，導致物體變得更加分離（即使它們沒有改變它們在太空中的位置）。這被稱為宇宙紅移。所有足夠遠的光源（通常超過幾百萬光年離開）顯示與他們距地球的距離增加率相對應的紅移，稱為哈勃定律。

3）最後，引力紅移是由強引力場觀察到的相對論效應，它會扭曲時空，實際上對光和其他粒子施加力。

紅移和藍移的知識已被應用於開發多種地面技術，如多普勒雷達和雷達槍。在天文物體的光譜觀測中也可以看到紅移。其值由字母z表示。

圖 箭頭表示紅移

圖 紅移和藍移示意圖

該主題的歷史始於19世紀波動力學的發展和與多普勒效應相關的現象的探索。這種效應以克里斯蒂安多普勒命名，他在1842年提出了該現象的第一個已知物理解釋。該假設在1845年由荷蘭科學家Christophorus Buys Ballot測試並證實了聲波。多普勒正確預測到這種現象應該適用於所有波浪，特別是建議不同顏色的恆星可歸因於他們對地球的動議。然而，在經過驗證之前，人們發現恆星的顏色主要是由於恆星的溫度，而不是運動。只是後來才透過經過驗證的紅移觀察證明多普勒是正確的。

1848年，法國物理學家希波利特·菲索（Hippolyte Fizeau）描述了第一次多普勒紅移，他指出恆星中的譜線變化是由於多普勒效應造成的。這種效應有時被稱為“多普勒 - 斐索效應”。1868年，英國天文學家威廉·哈金斯（William Huggins）首次透過這種方法確定一顆恆星遠離地球的速度。1871年，當使用太陽旋轉在弗勞恩霍夫線觀察到這種現象時，確認了光學紅移，紅色約為0.1Å。1887年，Vogel和Scheiner發現了年度多普勒效應，由於地球的軌道速度，位於黃道附近的恆星的多普勒頻移每年都會發生變化。1901年，Aristarkh Belopolsky使用旋轉鏡系統驗證了實驗室的光學紅移。

從1912年的觀測開始，Vesto Slipher發現大多數螺旋星系，大部分被認為是螺旋狀星雲，都有相當大的紅移。Slipher首先報道他在洛厄爾天文臺公報的首組中的測量結果。三年後，他在“ 大眾天文學 ”雜誌上撰寫了一篇評論。在其中他指出“早期發現偉大的仙女座螺旋具有-300 km/ s的非常特殊的速度，這表明當時可用的手段，不僅能夠研究螺旋的光譜，而且能夠研究它們的速度。Slipher報告了15個螺旋狀星雲在整個天球上的速度，除了三個之外，所有這些都具有可觀察到的“正”（即衰退）速度。隨後，埃德溫·哈勃發現了這種“星雲”的紅移與他們與他們的距離之間的近似關係，並制定了他的同名哈勃定律。這些觀察證實了亞歷山大·弗裡德曼 1922年的著作，他在其中得出了弗裡德曼 - 勒馬特方程。它們今天被認為是宇宙膨脹和宇宙大爆炸理論的有力證據。

圖 2012年哈勃超深場中的高紅移星系候選

紅光的頻率比蘭光低，紅移是指同類原子所發出的光頻率降低了。天體紅移並非是光速發生改變，而是天文觀測到遠方的天體正在離我們遠去，由於多普勒效應其發出的光線訊號到來後頻率降低。這也證實了宇宙膨脹大爆炸學說。