如何把人类的视力提高一亿倍？(3)

图3 分光计 夫琅和费（前景中间站立者）向科学家们展示他新发明的分光计。
夫琅和费线的科学意义
夫琅和费线这一美丽的现象，在多个科学领域都做出了不朽的贡献。在这里举两个简单的例子：
一是了解远处恒星的化学组成。宇宙很大，恒星太远而且温度很高，人类不可能上去采样分析。据此，那时（18世纪）有人断定人类永远不可能知道某些恒星的化学组成。
然而这些科学家刚说嘴，就打嘴。夫琅和费线发现的45年后基尔霍夫（Kirchhoff ）和本生（Bunsen）发现燃烧金属会产生明亮的彩色光（脑补一下焰火），而这些彩色光在光谱上是明亮的线，与夫琅和费线（黑线）的位置完全吻合。因此基尔霍夫说燃烧的原子发射亮线，冷的原子吸收光产生黑线。夫琅和费线其实是原子对光的吸收造成的。如果星光光谱中的夫琅和费线与地球上氢、氦、钠离子的吸收线完全吻合，说明那些地方有氢、氦和钠，因此咱们不去实地采样也能知道遥远的恒星上有什么化学元素。第二个例子是证明宇宙膨胀。宇宙膨胀即星星都在向宇宙的外边飞，离我们远去。然而，我们看到的恒星都是不动的，怎样知道它们都在高速离我们远去呢？自1848年以来，很多天文学家发现遥远星系的夫琅和费线的位置和近处星球的线位置不同（图4）。而且不是一根线不同，所有的线都向红色的方向移动，这现象称作 “红移”（Redshift）。
为什么红移可以证明宇宙在膨胀呢？我们都有这样的经验，当你站在街边，远处一辆救护车疾驶而来的时候，它的警笛声音尖厉；而当救护车从你身边驶过后又逐渐远去的时候，警笛声又变得低沉。也就是说，同样的警笛，当它快速接近你的时侯音调会升高，快速离开你的时候音调会降低，这个现象称作多普勒效应。光和声音都是波，所以也会出现多普勒效应。声波的声调变化可以对应于光波颜色的变化。所以，警笛离你远去时的声调降低，可以对应夫琅和费线的红移，说明远处的星星正在离你远去。天文学家哈勃（Edwin Hubble,1889-1953）在1919年用当时最强大的2.5米望远镜研究了上千颗星星，得出了让人跌破眼镜的惊人发现：距离我们越远的星系红移就越厉害。利用红移作为度量可以知道看到的大部分星星属于银河系，这是我们的家园，而银河系之外还有千千万万个与银河系类似的 “河外星系”，它们的红移很多因此距离非常远。
这个规律称为哈勃定律（Hubble"s law），提示了宇宙的膨胀。