红移争论
——《中国大百科全书》天文学卷对红移的描述
潘宁堡原著，徐政龙摘编
天体光谱中某一谱线相对于实验室光源的比较中同一谱线向红端的位移。红移（redshift）
式中实验室光源的某一谱线的波长，是天体发出的同一谱线长。，红移，波长增加；，紫移（蓝移），波长减少。在红移问题中，都大于0，因而都往往简单地把作为红移的符号。是无量纲的标量，习惯上又总是按照多普勒效应把换算成相应的速度。
太阳的红移
1907年哈姆发现太阳边缘有与自转无关的小量红移。两条铁谱线与日面中心的相比，红移了+0.012埃。同年，海耳和W.S.亚当斯指出，他们所观察的谱线在日面边缘都有红移;而且波长越长，红移越大。此后发现除红移外，还有谱线轮廓的复杂变化。现在，任何解释太阳红移的理论必须同时能说明下列观察事实：①日面中心的红移（绝对值）为广义相对论所预期的引力红移的一半；②红移从日面中心到边缘有变化，而且东边红移超出西边红移；③谱线轮廓不对称性从日面中心到边缘的变化，特别是当到达边缘时不对称性消失；④不同谱线的红移量之间存在一定的差别；有一些谱线的红移从日面中心到边缘没有变化，等于广义相对论红移。迄今对此还没有一种令人满意的解释。
2.电磁波经过太阳附近的红移
“先驱者”6号行星际探测器于1968年12月21日飞到太阳背后，当它为日面所掩时，曾观察到它发射的2,292兆赫兹频带的中心频率，除平均漂移外，可能有剩余红移，当金牛座T星接近于日掩时，也曾观察到中性氢21厘米谱线减小150赫兹。这些现象尚待进一步探索。
3.恒星的红移
1868年哈根斯测量了一些恒星的视向速度，宣布天狼的红移为每秒47公里。1915年发现白矮星之后人们通常认为白矮星的巨大剩余红移主要是引力红移。此外，在Of型星、沃尔夫-拉叶星、某些银河星团的成员星、猎户座大星云中也观察到反常红移（这里指不能用引力效应解释的红移）。目前，还没有恰当的理论揭示恒星红移的本原。
4.星系的红移
除少数几个近距离星系外，其他星系的光谱都呈现红移，而且用射电方法测定的红移与可见光波段一致。1929年，哈勃发现了星系的红移量和距离成正比的规律，即哈勃定律。到1978年，已观测到的正常星系最大红移。若承认红移是多普勒退行速度效应，则能得出可观察的宇宙作整体膨胀的结论。星系的红移成为五十年来影响最深远的宇宙现象。然而，还有很多观察事实，在探讨星系红移本原时应该计及。例如，在某些星系团中，漩涡星系的红移比椭圆星系的大，即存在所谓的星系类型-红移效应；一些双重星系和多重星系中，特殊成员星系有反常红移（这里指不满足哈勃定律的红移）；霍金斯根据474个星系的红移—视星等关系，求出红移与距离的1.66次方成正比例。沃尔勒分析了118个星系群和星系团的平均红移和距离，认为红移与距离不是线性关系。
5.类星体的红移
1963年，M.施米特等首次证认出类星体3C273的红移。十五年来，已知的光学类星体有1000多个，他们只有红移没有紫移，其中最大的红移是。若按正常的星系红移距离关系外推，则遇到许多目前无法解决的矛盾。这就是六十年代以来著名的红移挑战。类星体的红移是根据1条以上的发射线测定的。谱线的证认是根据人们对于恒星和星系谱线形成机制先提出一份在类星体上可望出现的发射线参考表（1965年M.施米特首先发表的这种表，列有37条发射线，以后有人稍加扩充）及指定候选红移合理性的规则，然后把观察到的两条谱线的波长差与谱线参考表进行比对。一对谱线被证认的可能性不是唯一的，由此决定的红移可以相差极大；作为研究出发点的谱线证认参考表是否反映类星体的实际情况，也有关键性的意义。因此，当把类星体作为一种特殊重要天体来对待时，尤其需要注意到这一点。
1966年以来，得知有不少类星体光谱中有比发射线多得多的吸收线，有的还有一组以上的不同红移的吸收线系；此外，还有很多吸收线没有得到证认。吸收线红移一般小于小于发射线红移。通常认为，吸收线是在类星体周围的气体中，或是在视线方向介于观察者和类星体之间的星系、星系晕或星系际物质中产生的。
类星体的红移和视星等之间没有明显的关系，这与正常星系的情况很不相同。1978年，沙鲁和萨普里根据626个类星体的红移—视星等图，得出的斜率是0.141，而哈勃线性规律则要求斜率为0.2。
1966年，阿普发现有一些类星体与特殊星系成协，而类星体有较大的红移。后来这种情况陆续有所发现，类星体的不相符红移甚至有大出2个数量级的，这向传统的红移解释提出了严重的挑战。
6.红移和速度
在经典多普勒效应中，引起谱线红移的仅是视线方向上速度。在狭义相对论多普勒效应中，除径向退行外，横向速度也能引起红移，但比退行速度的红移小一级，可忽略不计。传统上把观测到的红移换算为径向退行速度。类星体巨大红移和不相符红移发现后，横向速度引起的红移开始受到重视。若能观察到横向角速度（包括自行），则与保留横向速度项的相对论多普勒效应和哈勃定律联立求解，便可得到横向线速度和比哈勃定律得出的小得多的距离，并可把不相符红移解释为横向速度的差异。
7.星系和类星体的红移的解释
二十年代，星系红移的研究曾受到德西特静态宇宙模型的推动，而星系速度—距离关系的发现，则成为宇宙膨胀的观察证据。以广义相对论为基础的宇宙膨胀假说不仅可以解释哈勃定律，还能说明一系列观察到的现象，例如微波背景辐射和奥尔勃斯佯谬，但不能解释不相符红移。半个世纪以来，人们提出了许多关于红移的非速度本原的解释，例如光子的老化说，物理常数变化理论。有人还试图用不均匀宇宙模型、多重爆炸宇宙模型等来说明偏离哈勃定律的不相符红移，然而，这些都是假说，没有得到公认。
参考书目
Sandageed.,GalaxiesandtheUniverse,Univ.ofChicagoPress,Chicago,1975.
8.红移视星等关系（redshift-apparentmagnituderelation）
1929年，哈勃发现了河外星系的事项速度和距离的线性关系（见哈勃定律）。1931年，他进一步肯定了事项速度和视星等之间的线性关系：
式中是视向速度，是视星等，是与绝对星等有关的常数（见星等）。
此后半个世纪内，天文学家们因为测定星系的距离十分困难，就不去测定速度—距离关系，而去推算速度—视星等（的关系。假定宇宙间同类天体的绝对星等相同，而且绝对星等不是时间的函数（即没有演化效应），那么依据哈勃定律和绝对星等与光度距离之间的定义关系（,就可以求得上述速度—距离关系的线性。1975年有人求得上述速度-视星等关系。关系式中的系数反映了哈勃线性律。这一点很重要，否则速度—视星等关系的线性就不能表示速度-距离关系的线性。1975年有人得到663个正常星系，230个射电星系和265个类星体的红移-视星等关系，把这三类天体的值组合后可得到系数为。
应该指出，直接来自观察、没有掺进任何假设的是红移-视星等关系。以红移（或，或）为纵坐标，视星等为横坐标，可以绘制红移—视星等图，通常称为哈勃图。根据罗伯特-沃尔克度规，可以算出红移和视星等之间的近似关系：
式中为常数，减速因子。
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