物理史話–多普勒的故事
文﹕郭綺珊    

多普勒
多普勒生於1803年,是薩爾茨堡一名石匠的兒子。父母本來期望他子承父業,可是他自小體弱多病,無法當一名石匠。他們接受了一位數學教授的意見,讓多普勒到維也納理工學院學習數學。多普勒畢業後又回到薩爾茨堡修讀哲學課,然後再到維也納大學學習高級數學、天文學和力學。

畢業後,多普勒留在維也納大學當了四年教授助理,又當過工廠的會計員,然後到了布拉格一所技術中學任教,同時任布拉格理工學院的兼職講師。到了1841年,他才正式成為理工學院的數學教授。多普勒是一位嚴謹的老師。他曾經被學生投訴考試過於嚴厲而被學校調查。繁重的教務和沉重的壓力使多普勒的健康每況愈下,但他的科學成就使他聞名於世。1850年,他獲委任為維也納大學物理學院的第一任院長,可是他在三年後便辭世,年僅四十九歲。

著名的多普勒效應首次出現在1842年發表的一篇論文上。多普勒推導出當波源和觀察者有相對運動時,觀察者接收到的波頻會改變。他試圖用這個原理來解釋雙星的顏色變化。雖然多普勒誤將光波當作縱波,但多普勒效應這個結論卻是正確的。多普勒效應對雙星的顏色只有些微的影響,在那個時代,根本沒有儀器能夠量度出那些變化。不過,從1845年開始,便有人利用聲波來進行實驗。他們讓一些樂手在火車上奏出樂音,請另一些樂手在月台上寫下火車逐漸接近和離開時聽到的音高。實驗結果支持多普勒效應的存在。多普勒效應有很多應用,例如天文學家觀察到遙遠星體光譜的紅移現象,可以計算出星體與地球的相對速度;警方可用雷達偵測車速等。

多普勒的研究範圍還包括光學、電磁學和天文學,他設計和改良了很多實驗儀器,例如光學儀器。多普勒天才橫溢,創意無限,腦裡充滿各種新奇的點子。雖然不是每一個構想都行得通,但往往為未來的新發現提供線索。