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我們知道現實生活中彈性物體很容易被拉長和壓縮，聲波也不例外，如果我們有生活經驗而且又善於觀察的話會發現一個現象，汽車在我們面前疾馳並且鳴笛時，鳴笛的聲音會發生變化，這種變化並不是簡簡單單聲音大小的變化，而是音調的變化。我們可以相信1842年之前肯定也有人發現了這個奇怪現象，但是並沒有人進行研究，知道奧地利物理學家多普勒在車站處的火車汽笛聲變化中發現這個現象並對它展開了研究。
多普勒研究發現，當聲源以一定的速度遠離觀察者時，聲音會變得沉悶，而當聲源接近觀察者時，聲音會變得尖銳。後來他就提出，波源會隨著與觀察者相對運動速度變化，波的頻率會變化，後來就被稱為“多普勒效應”，多普勒效應不僅僅指聲波方面，它可以適用於所有的波，包括光波也不列外。
多普勒效應
多普勒效應所展示的現象其實就是波在傳播過程中由於與觀察者有相對運動，波長在這個過程中被“拉長”或“壓縮”，所以波的頻率在觀測者眼裡就發生了變化。如今的多普勒效應已經被廣泛應用於生活中，如多普勒彩超，車輛測速等。
下面說一下宇宙學紅移現象，它其實是一個多普勒效應的延伸，但是它和多普勒效應產生的原理又有些不同，所謂的紅移現象就是天文學家在測量天體星系光譜線的時候，發現這些天體光譜線多多少少都會朝著紅色區域偏移，我們知道光譜中紅色光波長比藍色光要長，也就意味著被測量的這些天體光譜波長被拉長了，光譜線整個向著紅色移動，所以就形象的叫做“紅移”現象。
宇宙學紅移現象
紅移現象跟多普勒很相似，但是宇宙學紅移本質上是因為宇宙空間的膨脹導致電磁波被拉長，宇宙學紅移適用於超遠距離的星系，對於近距離的物體或星體談宇宙學紅移是沒有意義的，近距離更多的是相對運動產生的多普勒效應。
千萬不要混淆運動速度與宇宙膨脹速度兩個概念，根據哈勃定律，遙遠的星系退行速度是跟地球距離成正比的，如果說這個星系距離我們足夠遠，那麼它的退行速度可以超過光速，這並沒有違反狹義相對論中光速無法超越的理論，狹義相對論指的是物體實際執行速度不可超過光速，但是天體退行速度是指宇宙膨脹導致的“視速度”，它的實際執行速度並沒有超越光速，兩者並不矛盾，所以要區分多普勒效應和宇宙學紅移產生原因。
宇宙膨脹（圖片來自網路）
