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想象一个理想的光源，其向各个方向释放的光线中含有从最低能级的微波到最高能级的伽玛射线中所有的波长。这个光源产生了一个球状亮团。如果在离光源某个距离处存在着一个原子，它的电子笼罩在所有波长的光线之下，会疯狂地吸收它所能吸收的能量，从自己所在的轨道跳跃到一个更高能量的轨道上去。如果这种跳跃发生，这个电子就变得兴奋起来。
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兴奋？
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是的，在英语里“激发”与“兴奋”是同一个单词：excited。
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电子就像是在派对中得到了糖果的小孩。要在事后找出孩子们喜欢哪些糖果并不难（只要看看还剩下些什么），同样的道理，你能找出那个原子都吸收了哪些波长的光，只要看看它的影子里少掉了哪些波长就行。那些没有被吸收的光线都顺利通过，你能够相当容易地检测出它们的特征波长。另一方面，在由各种颜色和其他光线组成的连续彩虹中有几小块颜色变暗，就对应了被原子吸收的波长。这个图表被称为光谱，暗淡的部分被称为吸收线。
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科学家们只需要看一眼光谱中缺少了哪些光的波长，就能够知道位于你与光源之间的是哪种原子。
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这样，你就有了一种方法，通过光线来了解远处有什么物质而无需亲临其境。
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人类使用的所有望远镜至今为止都告诉我们，宇宙中所有的恒星的成分都与太阳，与地球乃至与我们相同。整个宇宙中，一切物质所含的原子与我们的一样。
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如果不是这样，我们的望远镜会告诉我们。
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统治大自然的定律因此可被认定在各处都成立。
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这就是人人认可宇宙第一原则的原因。
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多么令人放心！
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事实上，这是一个很好的消息，我们可以再看一眼远处的星系，了解它们由什么构成。漂亮吗？它们那些美丽的光谱，充满了缺失的线条，对应于氢、氦，以及……
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现在，等一下。
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等等。
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有些地方不对……
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仔细检查一下光谱，发现从远处恒星过来的光谱中缺失的线条的确在那里，但它们的位置不在它们原本应该在的位置……
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地球上某些化学元素吸收蓝光激发它们的电子，同样的元素在遥远的星系里，吸收的光线稍微偏绿色一些。
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而地球上喜欢黄色的原子在宇宙的其他地方似乎更爱稍带些橙色的光。
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这里喜欢橙色的，在那里却喜欢红色的。
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为什么？怎么可能这样？
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在太空里颜色移动了吗？
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还是我们搞错了？
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你又看了一遍。这次是另一个遥远的光源。没错，所有的颜色都往红色那边移动。
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