作者     苟文俭

本文所述的电磁辐射，都是带电体通过真空的一次能量传递，所述的不同条件指如下两种情形：

1、通过真空的一次能量传递产生于单个带电体：如原子的辐射跃迁、粒子辐射衰变、正反粒子对湮灭辐射、带电高能粒子做变速运动的同步辐射等等，就统称是单体辐射。

单体辐射包括了红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等等，有很宽的频谱，属于电磁波谱的高频端部分。

2、通过真空的一次能量传递产生于人为设计的电磁谐振子，如人们用于各种信号传递的电磁波发射。这是由不同带电单体构成的复合电磁结构形成的，也称是复体辐射。

复体辐射包括了长波、中波、短波、超短波，也有较宽频谱，但与单体辐射不同，它占有的是电磁波谱的低频端部分。

（一）

形成单体辐射的单个带电体，称是单体辐射源；形成复体辐射的复合电磁结构，也称是复体辐射源。单体辐射源与复体辐射源也统称是辐射源。

我们知道，单体辐射与复体辐射都属于电磁辐射，人们直接用于观察的可见光就是单体辐射，而直接传递各种信号的电磁波就都是复体辐射。除了应用及频谱分布的有差异外，从物理学角度考察，它们还有如下三个重要差异：

1、如原子的辐射跃迁这样，单体辐射频率与单体辐射源的运动频率无关，其能量等于单体辐射源自身的能量变化；而复体辐射频率与复体辐射源的运动频率完全相等，其能量则等于复体辐射源从外界获取的能量。

2、当辐射源运动时：如带电高能粒子做变速运动的同步辐射这样，一次单体辐射只产生于单体辐射源运动的某个位置，即只与单体辐射源运动的某个瞬时时刻t相关；而一次复体辐射只能产生于复体辐射源运动的某个过程，因此一定是与复体辐射源运动的某个时间过程Δt相关。

3、辐射源运动都属于惯性运动，由2就可以确定，当辐射源运动时：单体辐射的振动过程将不受单体辐射源惯性运动的影响，而复体辐射的振动过程，则一定会受复体辐射源惯性运动的影响。

（二）

我们知道，在声波的波源运动时，波源运动要影响声音频，形成了所谓的多普勒效应。在该理论中：如果用u表示波在静止介质中的传播速度，取简单情形，假定观察者相对于介质静止，用vs表示波源相对于介质的速度，便有如下两种情形。

1、波源以速度vs相对于观察者运动。如图所示，当波源从S1发出的某振动状态、经过一个周期T的时间传到位置A时，波源已运动到了S2（Δs=vsT），S2与A之间的距离即为此情形下介质中的波长λb。从图可知，此时介质中声波的波长被压缩了，实际A处波的波长λb = λ- vsT，观察者在A处接受到的声波频率f b = fu /(u - vs)；fb ＞ f，频率变高。

2、波源以速度vs离开观察者运动。同样容易分析，由于波长要被拉伸，观察者在A处实际接受到的声波频率f b = fu /(u + vs)；fb ＜ f，频率变低。

波源运动也是惯性运初。多普勒效应与观测结果是一致的。这一事实也表明：波源惯性运动要影响声波频率的多普勒效应是正确的。

（三）

由于多普勒效应的成功，于是我们自然就会有这样的类推：光也是波，因此我们接受到的光波波长也会因为光源运动发生变化。也取简单情形，当我们相对于光传播的空间静止时：光源向着我们运动时，观测到的光波波长被压缩，频率变高（兰移）；光源离开我们运动时，观测到的光波波长被拉伸，频率变低（红移）。如此根据光波红（蓝）移的程度，就还可以计算出光源相对于我们运动的速度大小。

但如本文（一）所述，对不同条件的电磁辐射，辐射源的惯性运动对电磁辐射的影响并不相同，上述对光波多普勒效应的认识并不完全符合电磁辐射的如下实际：

1、对单体辐射。如果单体辐射源是运动的，由于单体辐射只与单体辐射源运动的某个瞬时时刻t相关，单体辐射不受单体辐射源惯性运动的影响；因此在上图的表示中，一次单体辐射要么只在S1产生，要么或在S2产生，决不可能是从S1到S2的过程中产生，多普勒效应当然也就决不可能发生。

2、对复体辐射。如果复体辐射源是运动的，由于辐射一定与复体辐射源运动的某个时间过程Δt相关，复体辐射的振动过程也必然受复体辐射源的惯性运动影响，因此在上述图的表示中，一次复体辐射也就一定实现于从S1到S2的过程，这就会影响到我们观测到的电磁辐射频率，有多普勒效应发生。

另外还有一种情形：对可见光的反射，如果反射面是运动的，在不同时间，相同频率光的反射点会处于不同位置，这样相同频率光就具有了是在其运动过程中反射的效果，因此也就会观测到光反射中与多普勒效应相类似的现象。

由于我们观测的光都是单体辐射，由上述1的认识就可以确定：在没反射面运动的条件下，可见光决不可能有多普勒效应发生。

现代宇宙学研究普遍认为：宇宙光谱红移就产生于多普勒效应。由于用于宇宙学观测的可见光也属于单体辐射，因此上述认识的一个特别重大的意义是：宇宙星系光谱红移现象并非产生于多普勒效应。

容易理解，只要用实验证明了运动粒子或原子辐射的可见光，只与它们的某一位置有关，与它们的运动过程无关，也就验证了可见光并非有多普勒效应。

即证明上述关于宇宙星系光谱红移并非多普勒效应的实验，并不十分复杂。

                            完成于2010-8-16