宇宙为什么是黑色的?

悦悦782

是我们看到的是黑色还是他本来就是黑色

杰9

这个问题是天文学经典问题“奥伯斯佯谬”的翻版。“奥伯斯佯谬”指的是，如果宇宙是无限的，那么我们沿着任意方向看，视线终归会落到一个天体上，那么我们看到的夜空应该到处是光。

回答题目上来，首先颜色只是我们的眼睛对不同频率的光的反应。我们眼睛能够接收的只有可见光，大概波长在770nm~300nm之间。眼睛接收这个波段内的不同波长的光，就会看到不同的颜色或者是它们的组合色。而黑色，就是没有接收到任何光，或是光太弱，不足以让眼睛反应。

所以看到的宇宙是黑色的，其实就是眼睛没有接收到来自宇宙的天体的可见光。但是就算按照今天可观测的宇宙来说，其中的天体也是数不胜数，为什么它们的光我们都没有接收到？
除了之前答案说的光的红移以及宇宙学红移外，另一个重要原因，就是消光！
光是电磁辐射，在经过介质的时候由于介质分子的吸收、散射等原因，其辐射强度会减弱，减弱的程度各不相同，与光的频率、介质厚度、介质的吸收系数等等有关。但一般来说是指数衰减，描述其电磁辐射强度减弱程度的一个特征量被称为光学厚度。

这样问题就简单多了，宇宙中弥漫着大量的星际介质，比如分子云、等离子体等等，它们都有消光作用。因此，离我们较远的天体，其发出的光在途中往往会经过更多的星际介质，消光会更严重，到达眼睛时其辐射强度已经非常小，甚至没有，所以我们的眼睛也就什么都看不到。

最后顺便说一下，星际介质不仅会吸收，有时也会受辐射的影响，自己发出辐射，使得辐射强度增强，产生激光一样效应，我们称为脉泽。
宇宙是不是很有趣？

心醉的斜阳呈

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。

123457683

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。）


2020更新
当年和评论讨论的时候没注意，现在回头看来发现当时被绕晕了。
这里再统一解释一下，不一定对，欢迎指正。
1、可观测宇宙的半径约是465亿光年，所谓的930亿光年约是直径。而宇宙的年龄约是138亿年。
2、宇宙一同诞生的光本应距离我们138亿光年。但由于空间的膨胀，它们被拉伸到了更远的地方。一旦他们朝地球前进的速度（光速）达不到空间膨胀的速度，那么它们将永远无法抵达地球。距离越远，空间膨胀的效应就越强，所以在距离我们465亿光年的地方，光速达不到膨胀速度，于是更远的光也将无法被观测。
3、这个456亿光年就是可观测宇宙的半径。但是在这个距离并不是宇宙的边界，只是超出这个距离我们就看不到了。

你时决提

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。