要理解引力红移，首先得弄懂多普勒红移，而多普勒红移的理解又建立在多普勒效应的基础之上。
我们对多普勒效应已经不陌生，在中学的物理课上，这个概念就已经被介绍过。尽管如此，复习这一概念仍然是必要的，因为很多细节我们可能已经忘记了。
想象一下警车在紧急追捕中发出的警报声，这种声音会非常响亮。当警车呼啸而过时，我们常常会注意到警报声的音调时高时低。
这种现象背后的物理原理是声波的多普勒效应。
警车的警报声是通过空气中的机械波传播的。当警车向我们靠近时，我们感觉到的警报声音调较高；反之，当警车离我们远去时，声音则显得较为低沉。
我们知道，声波的频率高，则音调也高，听起来更尖锐；频率低，则音调低，听起来则更加沉闷。
因此，当警车向我们靠近时，声波的频率会增加；而当它远离我们时，频率则会降低。
但是，许多人可能不清楚为什么会这样。实际上，当波源静止不动时，声波会像水波一样均匀地传播。如果波源沿着声波传播的方向移动，会导致波在 那个方向 上紧密起来，波长减小，频率增高。这就像用一根木棍在水面上快速搅动，使得水波变得更加密集。
那么，如果警车保持不动，而是我们向警车移动，多普勒效应还会发生吗？答案是肯定的，这种情况下，我们感知到的警报声的频率也会变高。虽然两种情况都会产生多普勒效应，但其背后的原理是不同的。
当波源移动向观察者时，由于波源本身的移动增加了声波的频率，观察者会感受到音调升高。
相反，如果波源保持不动，而是观察者移向波源，观察者会在单位时间内接收到更多的波峰，虽然波源的频率实际上并未改变，但观察者的耳朵会误认为频率增加了。
通过一个简单的类比来解释这一现象：
设想有一辆车和一排等间距站立的人。
这排人代表声波，而车辆则代表观察者。
若要在单位时间内让车撞到最多的人，我们可以采用三种方法：
第一种是车保持静止，人们向车移动，并且后面的人推挤前面的人，使得人们越靠近车越拥挤，从而增加车在单位时间内撞到的人数。
第二种是人保持静止，而车向人移动，车速越快，单位时间内撞到的人就越多。
第三种是车和人同时移动。
单位时间内车撞到的人数就相当于声波的频率。
因此，在第一种情况下，声波的频率本身发生了变化。而在第二种情况下，声波的频率实际上没有变化，观察者感受到的频率却增加了。
这一原理同样适用于光波。在宇宙中，当一个发光体如恒星远离我们时，其发出的光的频率会降低，波长会增加，这在电磁波谱上表现为红移。相反，则表现为蓝移。
我们可以根据光的多普勒红移来计算天体远离我们的速度。有时，这种 远离 是由宇宙的膨胀造成的，我们还可以据此计算宇宙的膨胀速率。光的多普勒效应虽然与机械波的多普勒效应相似，但由于光速恒定的原则，光的多普勒效应只会改变波长和频率，其速度保持不变。
除了由于波源和观察者相对运动产生的多普勒效应外，光还受到引力场的影响。我们知道，在接近强引力场时，光线会发生弯曲，这一现象在广义相对论中首次得到证实。
引力红移是指光线在远离引力场时频率降低，波长增加的现象。不同的引力理论对引力红移有不同的解释，有的认为这是引力对光的拖拽效应所致。还有一种观点认为，强引力场附近的时空弯曲会使得时间流逝变慢，从而使得远离该场的光线相对于观察者而言时间流逝更慢，这导致观察者看到的光谱频率降低，出现了红移。
