宇宙为什么是黑色的?

雨云儿

是我们看到的是黑色还是他本来就是黑色
作者：一点资讯

bushuang

好问题。
这个问题也叫“奥伯斯佯谬”。
我们看到黑色的夜空。可以解释为没有可见光落入眼睛，或者可见光很弱。
宇宙这么大，按理来说我们朝任意一个方向，不管多远，总能看见星星。那么我们的夜空应当会比现在明亮得多。
那么问题出在哪呢？







红移

由于空间的膨胀，一些光线已经被红移到了微波的波长，这些光即使落入我们的眼睛，我们也看不见了。
通过仪器我们能看见这些“光”。

宇宙微波背景辐射
从这个视角来说，宇宙不是一片漆黑。


宇宙在膨胀

请想象一个可以无限膨胀的气球，在球面上有两只蚂蚁，彼此距离1m。它们都已1cm/s的速度互相接近。根据初中知识，它们50s就能相遇。但是这时候我开始疯狂吹气球，由于球面变大，两只蚂蚁也相距越来越远。直到气球膨胀的速度超过它们的相对速度。那么它们将永远也不能相遇了。
以此类比。基于宇宙大爆炸理论，宇宙是在空间上膨胀的，空间膨胀的速度超过了光速，一些天体已经飞到了离我们太远太远的地方。以至于它们发出的光不能抵达我们的眼睛。（宇宙的年龄大概是138亿年，但是有的天体已经距离我们超过了460亿光年，这个460亿光年正是可观测宇宙的半径，可观测宇宙以外的光将永远无法抵达地球）

有点像奇异博士的这段，路变长了，所以人跑不到






（不过这些解释基于经典物理，似乎已经有了更新的基于量子物理的解释，对此我就没什么了解了。）

babysuperman

那是因为人的眼睛只能看到电磁波普当中的一小块区域，低能的无线电波加高能的紫外X光伽马射线肉眼看不到，不然可以每天看到各种宇宙射线，还有观察的位置，地球大气层已经阻挡了大部分有害高能射线。

YiHYcCgb

实际上，没有黑色这种颜色。真正的黑色其实就是没有光（或者光的亮度低到人眼感觉不到）。
宇宙太空旷了，夜晚的天空，大部分区域人眼是感觉不到光的。
不过如果用仪器观测，比如宇宙的背景辐射，它就不是黑色的了。

bbs7te

宇宙为什么是黑色的，其实这个问题很好又说得不好。不如这样问，为什么夜里我们看天空，大部分面积都是黑暗的？但是又有星光？
一般来说，黑暗代表这个方向没有光线进入观测者眼中，光明代表某个方向有恒星存在。
这好像很容易解答。但是这个现象其实我们可以推论出宇宙时空并非是无限的这个结论。这就是说问题为什么问的好。
第一个假设，宇宙是各向同性的。这几乎已经成为共识。那么，如果宇宙时空无限，那么应该存在无限多的恒星，从无限远的时间发出光线，射向地球，无死角。而地球是一个自转和公转的星球，相当于站在上面的观测者在全方位扫描宇宙图像。
那么，我们会得出一个结论，无论地球怎么转动，我们都能看到明亮的天空，夜里的天空也是亮的。

然而并不是。我们只是看到有限的星光，大部分天空是黑暗的。这个叫
Olbers' paradox - Wikipedia，所以，我们只能假设宇宙是有限的。
第二个假设是，宇宙是均衡的，物理定律是普适的。整个宇宙都符合热力学定律的话，那么经过无限长的恒远时间，整个宇宙是热寂的，温度是一致的，考虑到第一个各向同性的假设，以及我们观测到的恒星占据空间的比例，我们应该看到一片黑暗。这个叫克劳修斯佯谬（Clausius' Paradox），也叫热寂悖论（Heat death paradox）
Heat death paradox

那么，我们只能假设宇宙时空是有限的。
当然，对于第二个悖论，我们可以说，小区域来讲，由于引力的作用，宇宙局部热量会有涨落，还是会有恒星的形成。考虑到引力，就要说到第三个悖论。
第一，第二个假设成立，加上宇宙时空是无限的，那么宇宙中每一点收到各个方向的引力是一致的，那么每一点的引力合力应该为零。这个叫西利格悖论（Seeliger's Paradox）。
所以，我们只能假设宇宙时空是有限的。意味着时空有一个起点，并非永恒存在。
有了这个假设，我们又可以愉快地欣赏美丽的星空了，接受宇宙大部分是黑暗的现实。