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為什么夜晚天空是黑的？一個看似簡單無比的問題，你會怎么回答？

想必大多數(shù)人不假思索就會給出非常明顯的答案：晚上的天空是黑的，不就是因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)，太陽下山了嗎？！甚至感覺智商受到了侮辱，可能還會氣得補(bǔ)一句：這也值得拿出來討論？

那真的是這樣嗎？實(shí)際上天文學(xué)家并不會依據(jù)“經(jīng)驗(yàn)”這么輕易下結(jié)論。

而夜晚天空為什么是黑的，在科學(xué)界甚至是一個沒有確切答案的問題。從真正思考這個問題開始，費(fèi)解和困惑至今都纏繞著一眾宇宙學(xué)家和天文學(xué)家。

為什么會有此說法？

因?yàn)?天上的星星，也就是掛在夜空里那漫天的恒星！

粗略統(tǒng)計(jì)，我們的銀河系包含有100億顆到4000億顆恒星，而人類可觀測的宇宙（因?yàn)橛钪媾蛎?，宇宙一部分已不可觀測）至少也包含100億到2000億個星系。

即使按最小的數(shù)量來做下乘法，那也是100億乘以100億！看清楚了哦，數(shù)量級都是億。

結(jié)果可想而知，我們大多數(shù)人可能一時(shí)都找不到課本上教過的數(shù)量單位來描述這個總量。總而言之，這個數(shù)目是非常多、極多、甚至是超乎人腦能想象之多的恒星，而它們?nèi)紥煸谖覀兊囊箍眨?/p>

現(xiàn)在，我們再增加一個天文學(xué)背景：我們的宇宙實(shí)際上可能是無限的。

因此，當(dāng)你抬頭望向天空的任何一小塊區(qū)域，里面都應(yīng)該包含無數(shù)的恒星，所以，符合“常識”的直觀推論應(yīng)該是：我們處于廣袤的宇宙之中，宇宙中有無數(shù)像太陽一樣的發(fā)光體，夜空理應(yīng)極為耀眼和明亮，猶如手術(shù)室的環(huán)燈一樣！

然而，你我都知道，現(xiàn)實(shí)并非如此。

這種夜空應(yīng)亮不亮，理論和事實(shí)結(jié)果的巨大反差，在天文學(xué)界很早就有了一個稱呼，被稱為奧伯斯佯謬（Olbers paradox）。

什么是奧伯斯佯謬

奧伯斯佯謬又稱夜黑佯謬或光度佯謬。由德國天文學(xué)家海因里希·奧爾伯斯于1823年提出，于1826年修訂，核心觀點(diǎn)是如果宇宙是穩(wěn)恒態(tài)且無限的，則晚上天空應(yīng)該是明亮而不是黑暗的。不過，奧爾伯斯并不是最早關(guān)注這個問題的人，在此之前，類似的想法已由物理學(xué)家開普勒在1610年，以及瑞士天文學(xué)家夏西亞科斯于十八世紀(jì)分別提出。甚至，連恐怖小說作家埃德加·愛倫·坡，也為這個問題做出了貢獻(xiàn)。

下面是奧伯斯佯謬的內(nèi)容：

如果宇宙是無限的，其中有無數(shù)顆恒星，那么整個天空應(yīng)該被恒星完全地覆蓋。而且在我們所看去的任何方向的夜空，都應(yīng)該能看到星星，所以夜空必然是明亮的。

為了便于你更好地理解，請想象自己身處在一片茂密的森林中。此時(shí)，無論你往哪里看，你必然只會看到一層層“樹墻”，只能看到一棵棵的樹干連成了一片，沒有任何空隙。也許只有身處稀稀拉拉的小樹林的時(shí)候，才能透過空隙看到外面。而這只是一片森林而已，雖然很大，但還絕不是無限的。

現(xiàn)在試著把你的想象力擴(kuò)展到一個充滿無數(shù)恒星的無限宇宙！如此多的“星光”匯聚起來，足以讓黑夜猶如白晝一般明亮，

可現(xiàn)實(shí)中天空卻是黑的。問題此時(shí)變得復(fù)雜起來，歷史上不停有人努力想找出原因。

奧伯斯佯謬的原因解釋

幾個世紀(jì)以來，人們多次嘗試解釋黑暗夜空這種令人費(fèi)解的現(xiàn)象。以下就是一些常見解釋，但都被排除了。

有人說，宇宙中的恒星可能是不均勻分布的。很有道理，但這個假設(shè)已被現(xiàn)代天文觀測數(shù)據(jù)否認(rèn)，宇宙是完全各向同性。

有人說，宇宙中的恒星數(shù)量是有限的。但依然站不住腳，因?yàn)?即使宇宙中的恒星數(shù)量有限，但這個數(shù)量仍然十分巨大，多到足以照亮整個夜空。

又有人說，我們看不到這些恒星，因?yàn)樗鼈兲h(yuǎn)了，因此顯得太暗了?？上н€是錯的。為什么呢？假設(shè)讓我們把無限的宇宙切分成均勻的球形層，以地球?yàn)橹行?，如果一層包含一定?shù)量的恒星，那么由于宇宙的同質(zhì)性，距離地球兩倍遠(yuǎn)的層將包含四倍多的恒星。然而，根據(jù)平方反比定律，從地球上觀察時(shí)，更遠(yuǎn)一層的恒星四倍暗的話，這意味著每一層的總亮度還是相同的。因此，無論距離多遠(yuǎn)，每一層恒星都會產(chǎn)生相同量的光。結(jié)果，天空還是會被均勻照亮。

還有人說，太空中充滿了星際塵埃，它阻擋了遙遠(yuǎn)恒星的光芒。這個解釋感覺非常對口，不過依然被科學(xué)家否了。 因?yàn)楦鶕?jù)能量守恒定律，星光作為能量，如此多的能量會不可避免地加熱宇宙塵埃。塵埃也會開始重新輻射吸收的光，并像星星一樣閃耀。這么多的理由都沒法解釋，導(dǎo)致很長一段時(shí)間這個問題成了一個不解的謎題，久久縈繞在科學(xué)家們的心頭。

如果這些都不是原因，總該有些可信的理論來解釋吧，那

奧伯斯佯謬的最可信答案是什么？

進(jìn)入21世紀(jì)后，目前科學(xué)界主張的是用以下兩個理論去解釋夜黑佯謬。

1. 宇宙有年齡

目前人類通過天文數(shù)據(jù)計(jì)算顯示，我們的宇宙大約有138億年的歷史。宇宙創(chuàng)世的大爆炸，大概發(fā)生在137億年前。大爆炸后約四億年，第一顆恒星才誕生，隨后演化出星系和各種天體。

也就是說，此時(shí)宇宙才出現(xiàn)了第一束恒星的光，然后穿梭于宇宙之間。而光需要時(shí)間來傳播，所以我們只能觀察到距離我們138億光年內(nèi)的星體，超過這個距離的星體的光，我們無法看到。

由于宇宙的大小是無限的，所以許多恒星和星系對我們來說是不可見的，因?yàn)樗鼈兊墓庵钡浆F(xiàn)在還沒有到達(dá)我們地球。

2. 宇宙一直在快速膨脹

宇宙的膨脹是埃德溫·哈勃在1929年持續(xù)觀測宇宙發(fā)現(xiàn)的。他看到來自遙遠(yuǎn)恒星和星系的光，在光譜上被拉長了，因?yàn)檫@些星體正在快速遠(yuǎn)離我們。這種現(xiàn)象在天文學(xué)上被稱為“紅移”：當(dāng)光的波長變長并向電磁光譜的紅端移動時(shí)，就會發(fā)生這種現(xiàn)象。宇宙那些非常遙遠(yuǎn)的星體的光，因?yàn)橛钪孀陨砼蛎?，其波長被拉伸得如此之大，以至于它們變成了紅外線。而人眼看不到紅外光，因此我們晚上自然看不到非常遙遠(yuǎn)的恒星和星系。

由于紅移現(xiàn)象的存在，早期的宇宙星光實(shí)際已經(jīng)在向著比紅外線波長還長、能量更低的微波轉(zhuǎn)變，這更非人眼所能感知。而大爆炸本身的巨量輻射，早就已經(jīng)紅移到了微波的波長，也就是天文學(xué)家常說的宇宙微波背景輻射。這種微波實(shí)際上布滿了我們整個宇宙和天空，收音機(jī)里去不掉的沙沙聲還有電視上的雪花點(diǎn)，就是這些微波干擾產(chǎn)生的。

換句話說，我們的夜空和宇宙并“不暗”，本身是明亮的，只是充滿的是人眼無法看到的微波這種光。

表現(xiàn)宇宙微波背景輻射的就是下面這張圖，你能明顯看到微波這種光均勻分布在整個宇宙。這證實(shí)了奧伯斯的推測，只是他在那個時(shí)代不會想到宇宙有年齡、宇宙在膨脹、光會發(fā)生變化。

夜空是“黑暗的”這個不起眼的現(xiàn)象，實(shí)際上印證了宇宙是非穩(wěn)恒態(tài)的，并成為大爆炸理論的證據(jù)之一。

同時(shí)，還預(yù)示了宇宙一個很不光明的未來，甚至我們不太喜歡的宇宙終極命運(yùn)。

現(xiàn)在，根據(jù)最新的觀測數(shù)據(jù)顯示，宇宙膨脹的速度已超過每秒70萬公里，這幾乎是光速的2.3倍（很多人會說了，愛因斯坦相對論不是說物質(zhì)無法超光速么？但科學(xué)家認(rèn)為宇宙自身的膨脹并非是物質(zhì)的運(yùn)動，因此超光速是合理的）。雖然因此我們的可觀測宇宙直徑多達(dá)930億光年，但是幾乎所有遙遠(yuǎn)的星系都在超光速遠(yuǎn)離地球。這些遙遠(yuǎn)星系和恒星發(fā)出的光線，我們將永遠(yuǎn)無法看到。

那里的文明也永遠(yuǎn)無法看到或聯(lián)系到我們，畢竟電磁波和光就是同一種東西。

我們會像宇宙其他文明一樣，在遙遠(yuǎn)的未來，全都成為宇宙孤島，在星球附近不多的幾個星系里繁衍文明。

如果要假設(shè)最極端的情況，時(shí)間拉得極長，那肉眼可見的天空，將是徹底一片黑暗。如果那時(shí)還有生命存在，他甚至?xí)J(rèn)為宇宙一直是黑暗的。

而此時(shí)，也幾乎要迎來宇宙的終極命運(yùn)了：熱寂（Heat death of the universe），宇宙的熵會達(dá)到最大值，宇宙中的有效能量將全部轉(zhuǎn)化為熱能，所有物質(zhì)溫度達(dá)到熱平衡，這樣的宇宙中再也沒有任何可以維持運(yùn)動或是生命的能量存在。

這樣的宇宙命運(yùn)難免讓人絕望。

回到 夜空為什么是黑的 這個問題，你現(xiàn)在終于明白這個問題的不簡單之處了吧。

總結(jié)：無論你看向天空哪里，都至少有一顆星星或星系。你沒有看到那么多，是因?yàn)樗鼈兊墓馍形吹竭_(dá)我們地球，或者已紅移到可見光外。

這就是為什么“明亮的”夜空 在人眼看來是黑的 。

撰稿：宇宙的秘密

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