事实上 , 白天的明亮的天空其实是因为地球大气层的折射导致 , 若是没有大气层 , 那么地球就算是在白昼 , 天空也是一片黑暗 。
这就像是1969年7月16日9点 , 三位美国的航天员乘坐阿波罗11号飞船升入太空 , 在没有了大气层的阻拦 , 航天员们看向月球的天空 , 不论白昼还是黑夜 , 都是漆黑一片 。
奥伯斯佯谬奥伯斯佯谬其实就是对于“夜空为什么是黑色的”这一个非常简单的问题的追问与反思 。 这个问题出自一位名为H.W.M.奥伯斯的科学家 , 他认为 , 如果宇宙是均匀的、静止不动的、无限的状态 , 那么夜晚应该是光亮而非黑暗的 。
当然 , 有了问题以后自然要进行回答 , 奥伯斯认为这是因为恒星发射出的光线会受到路径上 , 比如尘埃、星云等各种物质的吸收、反射、折射影响 , 在这些光线来到地球的时候 , 往往强度就会遭到巨大的削减 , 可以说是十分弱了 。
而太阳因为距离地球最近 , 因此它发射出的光线可以不受阻碍地照射在地球上 。 但紧接着 , “出题人”奥伯斯所做出的回答立刻被推翻了 , 因为光线固然会在路径途中受到影响 , 但根据能量守恒定律 , 能量并不会凭空出现和消失 , 而是会在能量总量不变的基础上 , 进行转化和转移 。
也因此 , 如果光线被太空物质吸收 , 那么光能会转化成为热能 , 再继续成为光被辐射出来 , 它虽然不会再直接奔向地球 , 但也会朝着四面八方发射出去 , 导致天空具有均匀的辐射 , 增强宇宙的背景光 , 其他的折射和反射现象同样会增加宇宙的亮度 , 也会使得天空变亮 。
科学家们对此百思不得其解 , 这也是因为当时的科学家们对于静态宇宙的观念坚信不疑 , 就连伟大的科学家爱因斯坦早期也十分肯定静态宇宙 , 他在研究广义相对论时 , 为了保证宇宙的静态观念 , 还增加了一个宇宙常数加入到方程式中 。
目前的两种解释经过100多年的研究 , 科学家们最终找到了两种能够对奥伯斯佯谬做出解释的回答 , 一个是宇宙的年龄其实是有限的 。
为了解决奥伯斯佯谬 , 有科学家认为唯一一个能够在无限的静态宇宙观点里满足夜晚黑色的条件 , 只有假设恒星并非是一开始就发光发热 。 在此基础上 , 奥伯斯佯谬才能得到解答 。
然而这也导致另外一个问题的产生 , 即既然恒星并非一开始就可以发光 , 那么它的第一次发光是因为什么原因?这也就引发了科学家们对于宇宙起源的探讨 , 即大爆炸理论 。
这个理论认为 , 宇宙一开始其实是由一个无限的致密炽热的奇点爆炸膨胀产生的 , 根据科学家们的推测 , 这个爆炸时间点大约发生在150亿年前 , 直到大爆炸后的30万年以后 , 宇宙的物质才形成了气体云块 , 最终又成长为了恒星 。
这也就是说 , 尽管宇宙和恒星的数量是无限的 , 但前者的年龄是有限的 , 只有区区137亿年的时间 , 要知道远方的恒星光线可能要花上几亿亿亿年才能到达地球 , 照亮夜空 , 然而宇宙诞生到现在 , 这么“短”的时间里光线根本还来不及到来 。
另外一种解释就是红移 , 红移现象指的就是辐射因为一些原因 , 导致频率变低 。 如果是用光的谱线来看 , 则可以发现当恒星离我们远去的时候 , 光在光谱的谱线上会朝着红端移动 , 并且还会频率变低 , 波长增加 。
早在1929年 , 科学家哈勃就已经通过红移现象 , 观测到在远处的星系红移都在发生增加的现象 , 这也意味着它们都不断地离银河系越来越远 , 仅仅只有极少数的星系在向着银河系靠近 。
而爱因斯坦在去掉之前公式里的“宇宙常数”以后 , 发现宇宙存在着膨胀的现象 , 而红移的产生就是由于远处的星系发射出来的光线在路径中被不断膨胀的宇宙空间拉长了 。
也因此 , 原本理论上能够在宇宙诞生后的时间里足够照射到地球的恒星光线 , 也会因为恒星的不断远离 , 导致光线频率不断变低 , 成为了人类肉眼无法看见的红外线 。
背后令人“绝望”的事实虽然我们已经大致地了解了夜空变黑的原因 , 但同时也发现了黑夜背后令人感到“绝望”的事实 , 也就是宇宙的膨胀速度已经超过了光速 。
根据2017年的数据显示 , 宇宙膨胀的速度大概是70公里/秒/百万秒差距 , 最后一个单位其实是量度天体距离的长度单位 , 1秒差距=3.2616光年 , 1百万秒差距约为326万光年 。
换句话说 , 宇宙膨胀的速度已经相当于是每秒70万千米 , 几乎是光速的2.3倍 。 这也是因为宇宙的膨胀并非是物质的运动 , 本身不存在重量 , 因此超光速并非是反常理的现象 。
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