太空为什么是黑色的：奥尔伯斯悖论

伤我心太深

　　为什么太空里一片漆黑?

　　设想你正身處太空之中。如果你朝太阳看，它刺眼的光线会让你的视网膜变脆。除了太阳的光亮之外，你周围是一片宁静的黑暗，在黑暗的背景上还点缀着点点寒星。

　　这样一想，你就知道宇宙有多浩瀚了。你甚至可以认为宇宙是无边无际的，其范围之广已经超出了浩瀚的范畴。既然宇宙没有边际，那你想象一下就知道，在你环视太空的时候，你会看到无数的星星，多得让你眼花缭乱，一颗挨着一颗，没有尽头。

　　既然你举目四望，满眼都是星星，那么，星星有多亮，夜空不就该有多亮吗?这个问题早就有人想过了，它是由德国天文学家海因里希·威廉·奥尔伯斯提出的。1823年，他对该问题做了表述。现在，我们称之为奥尔伯斯悖论，是以他的名字命名的。我顺便教你一手，当你在聚会上要与人闲聊时可以这样开头：“前几天，我正琢磨奥尔伯斯悖论的时候……你是问奥尔伯斯悖论是什么?你不知道?……好，我说给你听听。”这个悖论的内容如下：如果宇宙无边无际、无始无终，且又静止不动的话，那不管我们往哪个方向看，都能看到星星。

　　但从常识来看，事实并非如此。因此，奥尔伯斯在提出悖论的同时也意识到宇宙不可能既无边无际，又永恒不灭，静止不动。它可能具有其中的两个特点，但不会三个都有。20世纪20年代，埃德温·哈勃发现宇宙在动。确切地说，从我们所在的位置来看，各星系正加速飞向四面八方，就好像我们身上有虱子似的。


　　这就是宇宙大爆炸理论的立足点。这个理论认为，宇宙本是一个小得不能再小的时空奇点， 它在某个瞬间迅速膨胀开来。我们的宇宙不是静止的，也不是无始无终的。所以，悖论解开了!
　　简单地说，宇宙间有很多星星逃逸得很快，还没等我们看见它们的光，它们就已远去了，因此，我们在某些方向上是看不到星星的。这么一解释你就清楚了吧?我们的宇宙大得不可思议，我们不仅惊叹于此，更惊讶于宇宙演化过程之漫长。

　　综上所述，悖论问题总算有答案了!

　　但事情没那么简单。大爆炸结束之初，整个宇宙是高温致密的，就像恒星的核一样。又过了几十万年，虚空中闪出了第一道光，此时宇宙中一片光明，像恒星表面一样亮。
　　如果一直是这样，我们看到的夜空仍该亮得耀眼才对，但事实上不是。原因是，随着宇宙的膨胀，最初的可见光的波长越来越长，逐渐移到了电磁光谱边缘的长波区域，最后可见光变成了微波。这就是宇宙微波背景辐射，我们不管朝哪个方向观察，都能探测到这种辐射。

　　所以说，奥尔伯斯的直觉还是对的。当你仰望夜空，你只能看到黑暗中的点点星光，这就是宇宙扩张造成的。在宇宙膨胀的作用下，可见光的波长变长了，成了人眼看不见的光。但你若用微波望远镜来观察宇宙，你会发现整个星空没有一丝黑暗。

　　你是否也想到过奥尔伯斯悖论?还有什么悖论让你百思不解?





　　奥尔伯斯的光度悖论：为什么夜空是黑暗的?或因宇宙的不断膨胀


　　心智正常的人都不会去怀疑夜空是黑暗的，因为这个结论是显而易见的，看看天空就一目了然了。但许多人不知道，过去，科学家们对这个问题已经花了很多精力去思考。

　　第一个去思考“夜空起源”的人是开普勒。同时，这个问题也困扰着英国数学家和天文学家埃德蒙·哈雷，但在1823年，被奉为圣徒的天文学家海因里希·威廉·马修斯·奥尔伯斯提出了一个著名的悖论，它被称为“奥尔伯斯悖论”或“黑夜悖论”。

　　奥尔伯斯的悖论是：如果宇宙充满了星星，不管我们往哪个方向看，为什么夜空不像太阳那样清晰可见呢?

　　几个世纪以来，人们提出了几种解释。其中之一就是由于宇宙中有太多的尘埃，进而遮住了遥远恒星发出的光芒。然而，这个解释是有缺陷的，因为没有一个物体能够向宇宙注入足够的尘埃来遮蔽来自恒星或星系的光线。


　　其他的解释表明，恒星的数量可能是有限的，并且它们在整个宇宙中的分布是不均匀的。然而，即使恒星的数量是有限的，但它们也足以照亮整个天空。是的，均匀分布的问题可能不为人所知，但由于这些原因，除了一些小的区域之外，整个天空都是黑暗的。

　　也许对这个问题最后的解释是运用宇宙的不断膨胀理论。在宇宙膨胀的基础之上，遥远物体发出的光受到电磁波谱中最靠近边缘波的偏离影响，因此，它看起来非常微弱，所以很难被发现。正如我们所知，宇宙大约有137亿年的历史，所以，我们正处在一个半径等于现在宇宙年龄的球体中，称之为可观测宇宙，这就意味着，离我们较远的任何东西永远不会被我们观察到。
　　奥尔伯斯悖论可能看起来问题不大，但它有助于证实宇宙既不是静止的，也不是无限的这一论点。事实证明，宇宙既不是静态的，也不是无限的，这对于“宇宙大爆炸”这样的模型来说，是极好的证明，同时也是狭义相对论的合理证明。在一个静止的宇宙中，有无数颗星星，夜空应该是明亮的，而不是像我们每天晚上看到的那样，充满黑暗。



　　正如奥尔伯斯悖论所表明的那样，最平庸的问题可能会给我们带来最伟大的发现，这对天体物理学和宇宙学来说，极为重要，并使我们能够更加深入地探究太空的秘密。