200年前，神秘的“彩虹”密码，让人类找到了探索宇宙的终极武器

彩虹是太阳光经过大气中的水汽折射后产生的现象，而这其中颜色其实便是太阳光的光谱的巨大化体现。

但是你有没有仔细观察过，其实七色光之间并不是连续的，而是存在许许多多的黑色条纹！

放心，这并不是因为太阳快要熄灭所导致的，而是一种物理现象，我们称之为：“夫朗禾费线”。

这个是19世纪时的一次重大发现，也正是因为这个发现，才有了我们现在了解的宇宙膨胀理论、磁星、黑洞以及寻找系外行星的种种研究。

神奇的暗线密码

相信大家都在教科书上见过那幅经典的插画，17世纪，牛顿首次使用三棱镜发现了光的色散现象，将太阳光分成了7种颜色，而得到的这7种颜色，就称之为光谱。

然而，真正引发了对太阳光内在奥秘的思考，则要追溯到1802年，由一位名叫沃拉斯顿的科学家进行的一次实验改进。

相比于牛顿所做的实验，他进行了精致的修改，提高了光谱的精度，令人能够观察到以前难以察觉的细节。

结果发现太阳光谱中存在着黑色的条纹，将颜色不同的光明显地隔开。尽管当时他误以为这些暗色条纹仅仅是颜色的分界线，这个发现却成为夫朗禾费线的首次登场。

又过了15年，夫朗禾费设计了首台光谱仪，通过它他发现太阳光谱中的暗线高达576条，而这些线的宽窄和位置各不相同。然而，夫朗禾费并未清楚这些暗线背后隐藏的奥秘。

或许是当时闲着无聊，夫朗禾费还是将这576条暗线的波长全部测量了一遍，为之后解开暗线之谜打下了坚实的科学技术，这也是为什么我们用夫朗禾费来命名暗线的原因。

时间又来到了1959年,被世人遗忘了40年的暗线，在这一年即将摇身一变，成为本世纪物理学理论中最亮的崽。

德国物理学家基尔霍夫和化学家本生的发现才解开了暗线之谜。通过使用一种名为本生灯的仪器，他们让连续光谱穿过不同元素的气体，发现在连续的光谱上竟然出现了相间的暗色条纹。

更为惊奇的是，这些暗色条纹的位置和宽度与之前燃烧元素时产生的亮色条纹一一对应。

这里可能就有小伙伴们看不懂了，这种一致性又能说明什么呢？我们知道没有一种金属元素都有自己独有的焰色反应，比如钠的就是黄色。

当这些元素发生色散时，就会得到相应颜色的明亮条纹，这些条纹可以说是这些元素独特的身份证信息，独一无二。

基尔霍夫和本生通过对比发现，夫朗禾费测量的太阳光谱中的暗线与已知元素的发射线一一相符。因此，暗线实际上是元素吸收光的结果，而亮线则对应着元素发射的光谱。

至此，暗线之谜终于落下帷幕，而这也彻底揭开了现代光谱分析的序幕。

理论组合拳：红移蓝移再就业

知道了夫朗禾费线与不同元素的发射光谱的关系有什么用呢？这又和宇宙这么就扯上关系了？别急，夫朗禾费线的奥妙才刚刚开始。

就像我们之前介绍的那样，光谱图上的暗线是不同元素的身份证信息，当我们对宇宙中某个天体通过色散得到它的光谱图时，对其中的夫朗禾费线进行分析，就可以得知，这个离我们无比遥远的星球的地质组成都有哪些。

除此之外，我们还可以得知一束光有没有发生蓝移或红移。

不知大家还记不记得，任何元素的吸收光谱理论上都是固定的，但现实中却总是出现偏差。

七彩光的颜色是从蓝色到红色，波数依次增加，如果一个元素的光谱偏向蓝色，也就是变短了，我们称之为蓝移。反之我们称之为红移。

那么为什么会出现这种现象呢？这主要是由于多普勒效应所导致的。多普勒效应描述的是，波的产生方与接收方之间由于相对运动所造成波长变化的一种现象。

当波的产生方远离接收方时，其波长会被拉长，反之其波长会被压缩。那么波长变长，表现在光中，就是变红，而在其上的光谱吸收线呢，则看着是往红波段移动了。

根据这一特性，我们便可以推测出天体的运行状态了。在1927年时，哈勃就通过光谱的蓝移和红移的特性，发现大部分的星系和我们之间的距离不断在扩大，说明宇宙正在处于一个膨胀的状态，随后便形成了宇宙膨胀理论。

随后，科学家们还发现，当一个恒星周围还存在其他行星时，恒星的引力便会被干扰，出现一定的摆动，这使得它的光谱也会出现一定的偏转，最终导致红移或蓝移的出现。

通过这种方法，我们便可以得知一个恒星周围是否存在恒星，以及它的公转周期。在1995年的一项“寻找地球2.0”计划中，科学家便用此方法发现了一颗远在35光年外的一个绕类日恒星的行星。这两名科学家还因此获得了2005年的诺贝尔物理学奖。

神奇的是，这些夫朗禾费线在某种特定情况下还会发生裂分，没错，就是“裂开了”。

1896年，物理学家塞曼偶然间发现一个奇怪的现象：将光源处在强磁场下，元素的吸收线便会发生裂分，磁场越强，谱线之间的间隙就越大，这就是塞曼效应。通过这种效应我们可以判断出某个天体的磁场强度。

不难看出，对于夫朗禾费线的应用，我们都是围绕红移或蓝移来讲的，红移或蓝移，也就是多普勒效应，最早是在1868年证实的。而在一个世纪以后，在与夫朗禾费线的混合双打中，又再一次的推进了整个人类科技文明的进步。

结语

夫朗禾费线作为天文学中的重要工具，其未来前景充满令人期待的可能性。随着技术的不断发展，我们有望进一步提高光谱观测的精度和灵敏度，拓展我们对宇宙的观测范围。

也许在已知的理论中，还存在着夫朗禾费线隐藏着的最佳拍档等待着我们去发现。到时候，不同的理论之间相互配合又会得到怎样的效果？这或许便是科学的魅力吧！