为什么夜空是黑的?你认为的“正常”,其实隐藏着令人绝望的事实


为什么夜空是黑的?你认为的“正常”,其实隐藏着令人绝望的事实


文章图片


为什么夜空是黑的?你认为的“正常”,其实隐藏着令人绝望的事实


文章图片

【为什么夜空是黑的?你认为的“正常”,其实隐藏着令人绝望的事实】
为什么夜空是黑的?你认为的“正常”,其实隐藏着令人绝望的事实


文章图片


为什么夜空是黑的?你认为的“正常”,其实隐藏着令人绝望的事实


文章图片


为什么夜空是黑的?或许你会认为这是一个非常简单的问题 , 毕竟地球人都知道 , 太阳是地球上光明的源泉 , 夜空没有阳光的照耀 , 当然就是黑的 , 这不是很正常吗?

然而这个现象却不能这样简单地解释 , 实际上 , 你认为的“正常” , 其实隐藏着令人绝望的事实 , 为什么这么说呢?这就要从“奥伯斯佯谬”开始讲起 。
什么是“奥伯斯佯谬”?“奥伯斯佯谬”由德国天文学家海因里希·奥伯斯(Heinrich Olbers)于19世纪20年代提出 , 其内容可以简单地描述为:
宇宙是无限的 , 其中的恒星数之不尽 , 以至于天空中的任意区域中 , 都应该存在着无限多的恒星 , 从理论上来讲 , 虽然单颗恒星的光度比太阳微弱得多 , 但无数恒星的光线聚集起来 , 同样也可以将地球上的夜空照亮 。 然而我们看到的夜空却是黑的 , 这样就形成了一个“佯谬” 。
或许我们可以认为 , 随着距离的增加 , 恒星的光强(发光强度的简称)也会不断变弱 , 因此当距离达到一定程度时 , 恒星的光强就可以忽略不计了 , 但这是解释不通的 。

恒星的光强确实会随着距离的增加而减弱 , 这遵循“平方反比定律” , 即:单颗恒星的光强与距离的平方是反比例关系 。 然而从宏观尺度来看 , 宇宙中的恒星密度是均匀的 , 假设距离为r , 那么在以地球为中心 , 以r为半径的球面壳层中 , 恒星的数量是与距离的平方是正比例关系 。
显而易见的是 , 对于一定距离的球面壳层 , 恒星的总光强等于恒星数量乘以单颗恒星的光强 , 据此就可以推导出 , 无论对于哪种距离的球面壳层 , 恒星的总光强其实是一样的 。
那有没有可能是宇宙中的星际介质(如气体、尘埃)以及各式各样的不发光天体 , 遮挡或者吸收了远方恒星的光线呢?答案依然是否定的 。

根据能量守恒定律 , 当远方恒星的光线被星际介质或者其他不发光天体遮挡或吸收时 , 光线携带的能量不可能凭空消失 , 在这种情况下 , 这些“障碍物”就会被持续加热 , 只要时间足够久 , 它们的温度就会无限接近远方恒星的温度 , 其释放出的光线最终也会把地球的夜空照亮 。
如何解释“奥伯斯佯谬”?“奥伯斯佯谬”其实困扰了科学家上百年的时间 , 直到20世纪20年代 , 美国天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)发现宇宙中的那些遥远的星系都在远离我们而去 , 这使科学家意识到 , 宇宙其实是处于一种持续膨胀的状态 , 进而对解释“奥伯斯佯谬”进行了合理的解释 。

“奥伯斯佯谬”有4个必要的前提:1、宇宙是静态的;2、宇宙无限大;3:宇宙是均匀的;4:宇宙存在的时间无限长 。 很明显 , “宇宙膨胀”的发现 , 首先就说明了宇宙并不是静态的 。
除此之外 , 既然宇宙处于一种持续膨胀的状态 , 那就说明了过去的宇宙更加致密 , 如果我们将时间不断回溯 , 就会发现在大约138亿年前 , 宇宙处于一种任何理论都无法描述的状态 , 这种状态也被称为“奇点” 。
实际上 , 根据“大爆炸宇宙论” , 这个“奇点”其实就是宇宙最初的样子 , 也就是说 , 宇宙存在的时间其实并不是无限的 。

另一方面来讲 , 由于宇宙的持续膨胀 , 宇宙空间中任意两个不重叠的点都会具备一个相互远离的速度 , 这也被称为“退行速度” , 距离越远 , “退行速度”就越快 , 这就会导致那些遥远的恒星所发出的光线会因为“多普勒效应”而发生“红移” , 当这些光线抵达地球时 , 早已变成了我们肉眼不可见的红外线、微波或者无线电波 。
更重要的是 , “退行速度”是可以无限增加的 , 如果某颗恒星与我们的距离达到了一定的程度 , 其“退行速度”就可以超过光速 , 在这种情况下 , 这颗恒星发出的光线同样也会以超光速远离我们 , 并因此而永远无法抵达地球 。

推荐阅读