多普勒，一个“令人发指”的天才，却一生都忙着找工作……
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多普勒，一个“令人发指”的天才，却一生都忙着找工作……
原创 2017-11-30 炖着蘑菇的小鸡 果壳网
昨天，是多普勒的214岁生日。
你可能听过“多普勒效应”，却未必知道多普勒本人是个多“令人发指”的天才。22岁时，他花了短短4年，学了拉丁语、法语、意大利语、英语，还有哲学和会计，平时在大学教数学物理，闲了再写写文章作作诗。一切顺风顺水。直到找工作时——他竟然被拒了！
从多普勒效应讲起
1845年，荷兰乌特勒支省一条刚竣工两年的铁路旁，出现了一拨号手。其中一名号手在火车头里，其余的人分布在站台上。火车一边经过，他们一边演奏。
如此热闹的场景，实际上是荷兰科学家Buys Ballot在做实验，因为他对于3年前横空出世的多普勒效应表示不服！
实验结果则是：火车接近号手的时候，车上人听到的号声会高半个调；远离乐队时，又低了半个调。
他大费周章从政府那里借来了火车头，甚至亲自坐进了火车头里听声音，试图推翻这个所谓的多普勒效应。结果不出意外，Buys Ballot亲自体验并证实了多普勒效应确实存在……（来源：[3]）
实验中用到的火车头的模型，名为“Hercules”。来源：AN HISTORICAL NOTE DOPPLER RESEARCH IN THE NINETEENTH CENTURY
所谓多普勒效应，指的是如果信号源和接受者之间有相对运动，那么接收端接收到的信号频率将发生变化：相向运动则频率增加，反向运动则频率降低。我们每次听到救护车/警车呼啸而过的“呜啊呜啊”声，都有多普勒效应在起作用。
所以多普勒效应只能用来听个响儿吗？不！公路上的测速雷达，医学上的彩超用的都是这个原理。在宇宙学研究中，多普勒效应也大放异彩，研究遥远天体的运动不再是不可能的事情。它甚至还引出了颠覆人们世界观的理论：著名的“宇宙大爆炸理论”——星系都在互相远离，宇宙处于不断膨胀的状态。
虽然多普勒效应有着极大的知名度，但多普勒本人的经历却鲜有人知道——甚至他的全名都曾被谬传了许久，甚至他的大半生都是在被拒绝中度过的，甚至提出多普勒效应的当天，会场下面只坐了6个人。
多普勒肖像
身体虚弱、头脑发达
多普勒出生于一座极具人文艺术气息的城市——奥地利萨尔茨堡。每年都会有无数游客纷至沓来，漫步于萨尔茨堡的巴洛克式老城中。城堡、大教堂、音乐厅和博物馆一同构成了这个城市的迷人剪影。欧洲最伟大的古典主义音乐家之一莫扎特就是出生于此，因而他的故居也成为了游客们必刷的景点。
游客在参观莫扎特故居时，相当于也在不知不觉中参观了一位大科学家的故居：因为多普勒家就在莫扎特家的隔壁（虽然年代差了那么几十年吧）。
1803年11月29日，在莫扎特故居隔壁的石匠家里，又增添了一名成员——克里斯蒂安·安德烈亚斯·多普勒。
P.S. 在很多传记和记录当中，多普勒的名字都被谬传成了他哥哥的名字“克里斯蒂安·约翰·多普勒”。一传十十传百，就这么一直错了下去。
多普勒本人也不怎么用他自己的中间名，即使是在正式文件当中——比如布拉格的家庭登记表、结婚证等等上，他一般也只写“多普勒”或者“克里斯蒂安·多普勒”。
多普勒出生的房子，就在莫扎特家的隔壁。来源：MbahGondrong
作为家中的次子，多普勒本应该接手祖传的石匠手艺，可惜他自幼体弱，并不适合石匠这种需要大量体力劳动的工作。于是父亲就让他在学习这条路上一直走了下去，说不定学成之后还能回来帮着照看下家里的业务。在数学老师极其热情的建议下，1822年多普勒被送到帝国皇家理工学院（即如今的维也纳科技大学），学习数学、力学、物理。
1820~1821年，多普勒在奥地利林兹市的这所学校上学。来源：[1]
在维也纳呆了两年多之后，他于1825年1月回到了萨尔茨堡，决定在学会继续完成正式的教育。多普勒开挂一般的才华和天分在这个阶段体现的淋漓尽致：
他只用了一半的时间就学完了6个学期的课程；随后又花了两年学完了哲学的必修课，还跟着当地商人学商贸和会计；同时他也在学拉丁语、法语、意大利语、英语，后来他的意大利语说得贼溜；他赚生活费的方式则是在圣鲁珀特大学教数学和物理；他还偶尔写诗写文章，拿去投稿发表。
1829年，完成了哲学学习之后，已（刚）然（刚）26岁的多普勒启程去了维也纳。
天才少年接连被拒
之前提过，多普勒在1825年1月回到了萨尔茨堡，住了4年。其实1825年，多普勒曾向维也纳的一位教授申请了高等数学的助理职务。1825年10月，教授在报告中高度评价了多普勒的数学成绩并指出：
“
这段时间你一直在萨尔茨堡学别的东西，谁知道你现在数学水平啥样啊！
”
换个说法，多普勒被拒了。
这是有记录的多普勒收到的第一封拒信，但这只是他被拒生涯的开端。
1829年6月，多普勒不死心，又一次申请了帝国皇家理工学院高等数学的教授助理。在老师的青睐之下，这回多普勒成功上岗，后来还被允许教授基础数学课赚点外快。
1823年的维也纳帝国皇家理工学院。来源：Johann Pezzl's Neueste Beschreibung von Wien. Sechste Auflage, 1823.
然而到了1833年年初，多普勒眼瞅着就要奔30了，他的助教工期也马上就要结束。怎么办？接着投简历吧！
3月份的时候他就申请了布拉格皇家学校的教职，但后续的消息仿佛石沉大海……
刚好意大利东北部的帝国航海学院在招教授，面试笔试地点也正好就在维也纳理工学院。多普勒兴冲冲跑去参加了，然后6月份的时候又被拒了……
直到10月份离开维也纳，多普勒都没拿到一份offer。随后的1834年成为了他人生的低谷，他不断地申请，不断的被拒。最后不得不委身一家棉纺工厂当会计。
1833年左右，棉纺工厂里的场景。来源：[1]
1834年底，在经历了无数次失败后，多普勒动了去美国的心思。他和哥哥一起去了一趟慕尼黑，和美国领事讨论能不能在美国谋到一份工作。为了给美国之行凑钱，多普勒还变卖了自己的大部分财物，连书都卖掉了。
偏偏在最绝望的时候，工作又主动找上门了，而且还是双喜临门——一份是在瑞士伯尔尼的中学里当教授；另一份是布拉格州立中学的教授职位。
尽管瑞士的那份工作工资更高，但他出于对祖国的热爱还是选了布拉格（布拉格当时还属于奥地利帝国）。布拉格这份工作一共有14个人申请，他以全优的成绩通过了所有的考核。他尤其擅长数学问题，他的讲课也被评价为“好，易于理解”。
拿到了offer，多普勒也就放弃了去美国的想法，余生也没离开奥地利帝国。
1815年时奥地利帝国的版图
1835年，多普勒来到布拉格当上了正式的老师，工资也还算可以，第二年他就娶了媳妇儿生了娃。不过他们夫妻俩都不怎么喜欢布拉格，觉得“不太舒服”。更详细原因后文会提到。总之，多普勒一直在寻找跳槽的机会——他又要面临找工作了！
多普勒的妻子，萨尔茨堡一个金银匠的女儿Mathilde Sturm。来源：多普勒基金会
1837年5月，他参加了维也纳理工学院高等数学教授的面试和考试，失败；
在1836年4月到1837年8月期间，多普勒还申请了3次，均失败；
在别人的推荐下，多普勒申请成为波西米亚皇家科学学会的会员，差点被拒——但，他以7票赞成5票反对的结果涉险过关，成为了准会员。
为什么这么有才华的多普勒会不断被拒？他的孙子说，爷爷在这种需要竞争的氛围当中，总因缺乏勇气而落于下风。
直到1847年，多普勒盼了十年的离开布拉格的机会终于来了。现如今位于斯洛伐克的矿林大学的数理力学教授职位空缺了出来。当年12月，多普勒奔赴新职位。
艰难的布拉格岁月
在布拉格期间，对多普勒来说可能还有点慰藉的就是学生们送给他的礼物了：一幅平板印刷照片的原本。这就是多普勒流传最广的那张肖像画，上面写着：“布拉格理工学院1839-1840年班，出于感激和尊敬所赠”。
Austrian National Library, Vienna
上文提到，1835年时32岁的多普勒成为了布拉格州立中学的教授，这也是他的第一份正职工作；他还被委任为布拉格理工学院的候补教授；同年，他还发了3篇论文。
有妻儿陪伴，事业也终于有了起色，但是沉重的工作负担却让他根本开心不起来：他每周要给400名学生上8节课，还得自己批作业。
布拉格期间的多普勒发表的第一篇文章。来源：[1]
多普勒还总是担心，自己没法养活一家子7口人。
在拥挤的小教室里给那么多人上课，他本就孱弱的身体一点点地被压垮了。从布拉格开始，多普勒就已肺病缠身，也或许，这要追溯到他年幼时就十分虚弱的体格——不仅将他送上了学术道路，也让他在这条道路上走不了太久。
1841年3月，多普勒被任命为布拉格理工学院的正式教授，他的工作负担进一步加重。
现在的布拉格理工学院。当年多普勒就是在二层楼给学生们上课。来源：[1]
日益虚弱的他要批阅800名学生的报告，此外在皇家科学学会那边他还有事要做。不过科研则是布拉格少有的能令他开心的事了。他强忍着疾病和疲劳，经常在深夜工作。
闪耀的多普勒效应
想象一下船只在河流中航行的场景：
和顺流的船相比，逆行的船会被浪打更多次。既然这个结论在水波里是成立的，那么为什么不试着把它套用到其他的波上呢？
当年多普勒就是在论文中使用了这样形象的类比，从光的波动理论开始入手。
1842年，多普勒在皇家科学学会的自然科学会议上，公布了自己的著作《关于双星还有天上其他星体的色光问题》。文中提出了“多普勒效应”。随后，他名扬天下。但当时多普勒演讲时，台下只有6名观众，包括一名记录员。
当天的会议记录。记录员一开始还把月份错写成了6月，后来划掉改成了5月。来源：[2]
“多普勒理论”并不是靠实验观测得出的，他只做了理论工作。100多年前James Bradley的光行差畸变理论给了他很大的启发（Bradley把视差解释为由于地球上观测者的运动造成的），他在论文中也多次引用。
多普勒赖以成名的论文
虽然多普勒的理论大体上是对的，对于声波的例证也是对的，但关于星星颜色的解释却并不那么正确。现在看来，多普勒效应对星体发光的影响极为微小，以当时的仪器根本无法测量。
接下来的这几年也是多普勒学术生涯最高产的阶段，而他的呼吸疾病也加重了。医生建议他，“要是不想因为过度消耗气管而挂掉的话，最好还是别讲课了。”但多普勒一直坚持，直到1845年严重的咽喉结核让他难以发声。
1844年夏天，为了能在6月赶去萨尔茨堡治疗自己日益恶化的病症，他的课程提早考试；而严苛的分数也让愤怒的家长们纷纷抗议。无奈之下，学校只能宣布考试成绩无效。
本来这不算多大个丑闻，但对于敏感而内向的多普勒来说，这件事促使他决定尽快离开布拉格。
安享余生？不存在的
1847年离开布拉格以后，多普勒前往矿林大学担任教授（当时属于奥地利帝国的匈牙利，现今属于斯洛伐克）。这次迎接他的不是被拒，而是1848年欧洲革命舞台的匈牙利分会场……
多普勒一入职、就感觉到了匈牙利紧张的政治局势。就在他打算夏天出去避一避的时候，匈牙利人民起义了！
1848年的革命形势 来源：thinglink.com
据多普勒的儿子所说，革命军的一位司令官Artur von Gargey在布拉格学化学的时候就听说过多普勒的大名，因而慕名邀请多普勒前去畅聊。不过多普勒本人显然不想被卷入政治风暴当中，坚持说会谈的话题必须限制在科学问题以内，绝不触及政治。多普勒还请了一位朋友当作见证人。
那天，三人在震耳的炮声中谈了一夜科学。（来源：[2]）
匈牙利爱国诗人裴多菲·山多尔在广场上向群众们朗读《国民歌》。作者：Mihály Zichy
1848年12月，在革命的炮火声中，他被指任为维也纳理工学院的教授，成功躲了出去。1850年1月，维也纳帝国大学的物理所成立了，多普勒被推为第一任院长。在即将46岁之时，多普勒登上了学术生涯的巅峰。
物理所就安置在这所房子里。后面的花园用来做大型实验，多普勒一家子则住在顶层的公寓。 来源：Austrian National Library
难说学术与病痛，究竟哪个才是多普勒一生的主题。1852年11月，多普勒终于放下工作，到了威尼斯养病，然而为时已晚。
他人生的最后5个月，无人知晓。他的父亲和哥哥，也都死于肺病。
多普勒去世的地方。来源：[1]
多普勒无处不在
在多普勒生命的最后几年当中，皇家科学院有一部分人开始攻击多普勒的理论，还有他的名声。但实际上，反对者的猛烈抨击，最终看来反而是对于多普勒理论的最好数学证明。
如今：
多普勒超声检测可以得到人体许多部位的血流信息，如血流的方向、速度和状态等，这对诊断心血管疾病、头部及颈部血流疾病等有重要的临床价值；
激光多普勒测速也已经成为了一种实用技术，是研究流体流动的强力手段；
前些年马航MH370航班失联后的飞行方向，也是用此效应推测出来的。
宇宙中天体的运动状态，也可以用多普勒效应测出来。
1929年，著名天文学家哈勃依据多普勒效应，从星系光谱红移中总结出哈勃定律（但他不愿承认宇宙膨胀）。在哈勃提出哈勃定律后，勒梅特等人很快提出了宇宙应该存在一个开端。
1948年的愚人节，伽莫夫和他的同事们发表了标志着大爆炸宇宙模型的博士论文。 20世纪60年代以来，大爆炸理论逐渐被广泛接受，以致被天文学家称为宇宙的“标准模型”。
《生活大爆炸》中谢耳朵的化妆舞会——多普勒效应的服装
其实多普勒效应还可以用来闯红灯：只要你的车开的足够快，红灯在你眼里就是绿灯！速度要多快呢？大概也就是十分之一个光速吧……
看，闪电侠朝我们跑了过来！啊，他变成了绿灯侠！
参考资料：
[1] Peter Maria Schuster Moving the stars : Christian Doppler, his life, his works and principle, and the world after.
[2] Eden A. The Search for Christian Doppler[J]. Isis, 1994(4):1-4.
[3] Jonkman E J. Doppler research in the nineteenth century[J]. Ultrasound in Medicine & Biology, 1980, 6(1):1-5.
[4]
https://en.wikipedia.org/wiki/Christian_Doppler
[5]
http://www.visit-salzburg.net/sights/christiandoppler.htm
虽然晚了一天，不过——生日快乐呀，克里斯蒂安·安德烈亚斯·多普勒。
（嗯，这回写对全名了。）
