恒星 夜空为啥是黑的?这真的“正常”吗?其中隐藏着“绝望”的事实( 二 )


让我们总结一下我们上面得到的信息 , 宇宙中的恒星很多 , 这些恒星都会发出可见光 , 恒星散发的光芒在真空中几乎可以一直传播下去 。 按照这些信息 , 那么我们可以得出 , 我们的天空应该满是这些恒星发散出来的光线 , 夜空应该比白昼还要亮 。
但宇宙却是黑色的 , 这个现象完全不符合常理 。 最早发现这个问题的科学家名为海因里希·奥伯斯 , 所以这个现象也被称之为奥伯斯悖论或奥伯斯佯谬 。
在奥伯斯悖论提出来一百多年后 , 科学家们终于找到答案 , 宇宙之所以是黑色 , 实际就是因为宇宙大爆炸导致的 , 宇宙正在膨胀 , 所以遥远天体产生的光线正在红移 。
什么是红移?所以这时我们就需要理解什么是红移现象 。 所有拥有波属性的物质都有可能出现红移现象 , 而大家应该知道 , 光线拥有波粒二象性 , 所以它也是具有波属性的 。
除了光线 , 我们生活中还有一种十分常见的波——声波 。 一个物体发出声音后 , 就会以震荡的方式在空气中以波纹状传播声音 , 只要让我们了解一下声波的红移现象 , 大家就能很容易理解光波是如何红移的了 。
我们知道 , 声波本来应该是以发声位置为原点 , 然后向周围扩散出圆形波纹 , 但是当发声位置在移动的时候 , 声波就无法保持圆形波纹 , 在物体的前进方向波纹会更紧一些 , 在物体的后方波纹会更宽松一些 。
我们知道 , 当声波频率更高时 , 声调就会更高 , 反过来声调就会更低 。 所以如果有一辆车正在朝着我们开来 , 即将经过我们旁边的马路 , 那么车在接近我们的时候 , 声调比较高 , 在远离我们的时候声调就会低很多 。
但是由始至终 , 车辆本身发出的声音是没有变化的 , 我们的听力也没有变化 , 按理说靠近和原理只会影响到我们听到声音的音量 , 但是声调也随之改变 , 就是因为声波的红移和蓝移导致的 。
科学家们把声波靠近频率变高时称之为蓝移 , 远离并且频率变低时称之为红移 。 之所以这么分辨 , 是因为光源在靠近高频率光线时会变得更蓝一些 , 反过来则会变得更红一些 。
所以宇宙是黑色 , 实际上也是宇宙正在膨胀和宇宙起源于大爆炸这两个观点的证据之一 , 因为宇宙中发光的天体正在远离我们 , 那些本来应该照射到地球上的光线频率段都变低 , 变得越来越低 , 因为频率太低已经变成一种微弱的红外线了 , 就像我们身体辐射出来的红外线一样 , 用肉眼无法看见 。
所以我们在上文推测出来的结论也并没有错 , 宇宙实际上的确是充满着光线 , 但是这些光线因为宇宙膨胀导致的红移全都变成不可见的红外线了 , 光线都看不到了 , 于是乎宇宙在我们的眼睛里便成了黑色 。
实际上 , 科学家们在发现宇宙的红移后 , 很早就使用红外线探测器将宇宙中的光线情况记录下来了 , 这就是著名的宇宙微波背景辐射 。
在红外线相机下 , 宇宙满是光线 , 这是宇宙大爆炸时就散发出来的光线 , 科学家们根据宇宙微波背景辐射研究出宇宙的寿命只有139亿年 。
让人绝望的事实虽然我们好像知道的了宇宙黑暗的原因 , 但同时我们也发现了一个让人感到绝望的事实——那就是宇宙的膨胀速度太快了 。
根据爱因斯坦的广义相对论 , 我们可以知道物质的速度永远都无法超越光速 , 刚刚我们也根据宇宙微波背景了解到 , 宇宙只有139亿年的寿命 , 即便用光速膨胀 , 宇宙物质的存在范围也应该只有139亿光年 。
但现实是 , 仅仅是我们人类能够观测到的宇宙半径就有465亿光年 , 在我们周围存在着一个直径930亿光年但是大宇宙球 , 而且在可观测范围外明显还存在着更多的天体 , 也就是宇宙的范围远比930亿光年要大许多 。
这可以很直观地说明 , 宇宙的膨胀速度是超过光速的 , 而我们人类身为物质的一部分 , 就已经被限制为永远无法超越光速 。
为何超光速会让我们感到绝望呢?我们可观测宇宙的半径为465亿光年 , 在465亿光年以外的物体全都以超光速远离我们 , 这意味着那些天体发出的光 , 我们永远都无法触碰到 。
而信息传播的最快速度就是光速 , 所以我们也永远无法将任何信息传播到这个范围以外的地方 。
科学家们将这个范围称之为视界 , 视界实际上就是我们人类的宇宙边界了 , 我们就像是囚犯一样被困在这个范围之中 , 无论如何都无法离开也无法了解到视界以外的信息 。

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