化学元素的指纹及其在科学思维中的应用

还有，我们可以从一颗星发出来的光推定这颗星的化学成分。前面提过，可见光含有波长不同，也就是颜色不同（红橙黄绿蓝靛紫）的光，这就叫作可见光的光谱。19世纪，化学家发现当他们把可见光照在一个化学元素上面，依照这个化学元素的原子结构，光谱里部分的光波会被吸收，而且不同的元素会吸收不同光波，这个特性可以称为每个化学元素的指纹。大家马上会了解，这是鉴定物质化学成分很好的办法。只要我们把可见光照在这个物质上，分析被吸收的光波，就可以判断这个物质所含的化学元素。19世纪，天文学家已经知道如何从分析太阳光光谱判断太阳所含的化学元素。

还有，从一颗星发出来的光，我们可以判断它是不是在移动，往哪个方向移动，以及移动的速度。当你站在火车站，火车进站朝着你迎面开过来时，火车笛声听起来比较尖锐；当火车出站离开时，笛声听起来比较低沉。其实，火车发出的笛声是固定的，用物理学的术语来说，火车发出的声波波长是固定的，但是当火车朝着我们时，耳朵收到的波长会减少，所以声音变得比较尖锐；当火车离开时，耳朵收到的波长会增加，声音会变得比较低沉。声波波长的增加和减少，和火车移动的速度有直接关系，物理学称作“多普勒效应”。声波是如此，光波也是如此。

19世纪，天文学家已经发现太阳光的光谱和天狼星光谱大致一样，那表示两者所含的化学元素大致相同。但是，天狼星光谱里的光波波长，都比太阳光谱里相对应的光波长一点点，这就表示天狼星是在移动，朝着离开地球的方向往远走。而且，从波长增加了多少，可以算出天狼星移动的速度。

1929年，美国的天文学家爱德文·鲍威尔·哈勃观察了46个星系，从它们光谱的波长变化确定这些星系都朝着离开地球的方向移动。按照观察的结果，他下了一个很重要的结论：离地球越远的星系，移动的速度越大，而且与它们和地球的距离成正比。哈勃的结论是支持“大爆炸模型”的重要依据。首先，他证实了宇宙是在膨胀，而且膨胀的速度不断增加。如果让时光倒流，朝着反方向走，宇宙膨胀的速度就是在不断减小。所以，在过去某个时间点，所有天体都聚合在一起，速度是零，这就是“大爆炸模型”里的宇宙起点。按照哈勃起初的计算，这个起点是18亿年以前，目前最精确的计算结果是137亿年以前。(www.xing528.com)

哈勃在天文学上的贡献非常伟大。他曾经不断努力，希望诺贝尔奖的委员会将天文学纳入物理学中，让天文学家也有机会得到诺贝尔物理学奖，但是努力了很多年都没有结果。直到1953年，他逝世后的几个月，诺贝尔奖的委员会才同意将天文学纳入物理学。可惜，诺贝尔奖不颁给已经过世的人。

自从1920年，俄国数学家弗里德曼和比利时天文学家勒梅特从爱因斯坦的“相对论”推演出宇宙“大爆炸模型”后，经过许多天文学家的努力，逐渐找出更多的证据支持“大爆炸模型”的正确性。