Avusturyalı bir bilim adamı olan Christian Andreas Doppler, 1842 yılındaki çalışmasıyla dalga frekanslarının, dalga kaynağının hızıyla nasıl değiştiğini net bir şekilde açıklamıştır. Sonraki yıllarda Doppler'in çalışması birçok bilim adamı tarafından test edilmiş ve doğru olduğu gösterilmiştir. Doppler efekti veya Doppler etkisi olarak isimlendirilen bu bilimsel olguyu günlük hayatımızda çokca gözlemliyoruz. Önümüzden hızlıca geçen bir ambulansın siren sesinin inceden kalına dönüşmesi, ses dalgalarındaki Doppler Efektidir. Aslında siren sesinde hiçbir değişiklik yoktur, sürekli sabit bir tonda ses üretilmektedir. Peki neden siren sesi, ambulans sizi geçtiğinde değişir. İşte Doppler Efekti, bu değişimin sebebini açıklar. Aşağıdaki ses dosyalarında, ses dalgalarındaki Doppler efektlerini duyabilirsiniz. Yaklaşma ve uzaklaşma anındaki ses değişimleri net şekilde duyulmaktadır.

Size doğru yaklaşmakta olan bir ambulans hayal edelim. Ambulans size yaklaşırken siren sesi ince, sizi geçip uzaklaşmaya başladığında siren sesi kalınlaşır. Ambulans size yaklaşırken, ses dalgalarının dalga boyu ambulansın hareketi yüzünden ön tarafta kısa, arka tarafta ise uzundur.

Dalga boyu ve frekans birbirlerine bağlı fakat ters orantılı niceliklerdir. Yani dalga boyu kısa olan dalgaların frekansı yüksek, dalga boyu uzun olan dalgaların frekansları düşüktür. Bu yüzden ambulans size yaklaşırken, ambulansın ön tarafında yüksek frekanslı ses dalgaları, ambulansın arkasında ise düşük frekanslı ses dalgaları bulunur. İnce sesler yüksek frekanslı ve kalın sesler düşük frekanslıdır. Bu yüzden yaklaşma sırasında ince siren sesi, uzaklaşma sırasında kalın siren sesi duyulur. İnce sesden kalın sese olan ses kayması da net şekilde farkedilir.

Doppler efekti, ses gibi dalga hareketi şeklinde ilerleyen her şeye uygulanabilir. Yani ışıkta da Doppler efektini gözlemlememiz gerekir. Ancak ışıktaki Doppler efektinin insan gözü tarafından algılanması için ışık kaynağının çok yüksek hızda hareket etmesi gerekir (yaklaşık olarak saniyede 5200 km). Bu yüzden günlük hayatımızda ışıktaki Doppler efektini gözlemleyemiyoruz. Fakat özel cihazlar ile bu etki gözlemlenebilir.

1929 yılında Edwin Hubble, özel tasarlanmış teleskobu ile galaksileri incelediğinde, bize çok yakın bir kaç galaksi dışında bütün galaksilerin kırmızı renkte olduğunu gördü. Işık renklerden oluşur. Eğer bir ışık kaynağı yüksek hıza sahipse, ses dalgalarında olduğu gibi cismin ön tarafında yüksek frekanslı renk, arka tarafında ise düşük frekanslı renk gözlenir. Eğer cisim bize yaklaşıyorsa bizler cismin ön tarafındaki yüksek frekanslı rengi, bizden uzaklaşıyorsa arkadaki düşük frekanslı rengi gözlemleriz. Kırmızı, ışık içindeki en düşük frekanslı renk iken, mavi ve mor en yüksek frekanslı renklerdir. Bu yüzden Hubble, Doppler efektine göre çoğu galaksinin bizden ve birbirinden uzaklaştığını bulmuştur.

Böylece uzayın sabit bir hacimde değil genişleyen bir hacimde olduğu da anlaşılmıştır. Dahası eğer zamanı durdurup geriye doğru aldığımızı farzedersek, birbirinden uzaklaşan bütün galaksiler birbirine yaklaşmaya başlayacak ve bir zamanda hepsi bir arada bulunacaktır. İşte büyük patlama teorisinin çıkış kaynağı da bu düşüncedir.

Konununu özetini aşağıdaki videoda izleyebilirsiniz.