宇宙中明明有那么多的恒星,为什么它们无法照亮夜空?



200年前,科学家奥博斯在仰望星空时提出了一个疑问,宇宙中明明有那么多的恒星,为什么它们无法照亮夜空?为什么夜空总是黑色的呢?地球在宇宙中处于太阳系中,围绕着太阳这颗恒星,做公转运动,所以分出了四季。而地球本身又在自转,总有一面朝向太阳,一面背对太阳,这样就有了白天和黑夜。我们在白天时之所以能够看清世界,主要是阳光经过了大气层散射,进入了我们的眼睛。而在夜晚时,阳光不能直射地面,只能经由月球反射到地球上,所以光线很弱,不能够直接看清环境。但是我们也知道,在太阳系以外还有很多的星系。单单太阳系所处的银河系就有1000—4000亿个星系。而这些星系中又包含有2000多亿个如太阳一般的恒星,更不用说在整个宇宙中还存在着无数颗恒星。那么,这些恒星所发出的光子通过累计,再通过积分积累,散发出来的光应当是趋于无限大的。换言之,宇宙中的任意星体包括地球的天空都应该是一直亮着的,不应该产生黑夜。然而,事实上我们肉眼只能看到从其他星体发出的微弱光芒。哪怕我们使用天文望远镜看向夜空,也只能看到无数繁星和深蓝色的天空。那为什么众多恒星不能照亮夜空呢?
一方面,这与光波的红移现象有关。根据爱因斯坦的广义相对论,我们所处的宇宙是在不断膨胀的。而在宇宙中的发光体密度也就在不断降低。具象一点来说,就像在一个气球上画出无数的点,当气球越来越大,这些点也就相距得越来越远。当这些发光体离地球足够远时,他们发出的光就会发生红移现象,变成肉眼不易捕捉的红外线。这也就是为什么虽然宇宙中存在着无数的发光体,但我们的夜空却充斥着黑色。另一方面,宇宙在爆炸中诞生时存在一个初始点。根据科学家们的观测,距离我们有137亿光年。也就是说,我们在现阶段只能观测到137亿光年这个范围内的宇宙。超过这个范围的宇宙对我们来说如同盲区。同时,这片宇宙深处散发出的光子也来不及传播到地球上,更不必说被我们肉眼看到了。所以,根据这两条来说,我们在地球上可以看到的星光其实只是137亿光年范围内的光子。并且因为红移现象,所以它们的能量在接近地球的过程中不断降低。这样一来,能够到达地球的光子的能量和数量都不足以照亮地球的夜空。

但是由此也产生了一个悖论。如果宇宙是无穷大的,那么星星的数量就是无限多的;如果宇宙在空间尺度上是有限的,那么星星的数量也是有限的。所以,要么星体散发的光有足够的时间可以到达地球,也就是说宇宙在时间上是有限的;要么星体散发的光就能塞满整个天空,宇宙存在着一个边界。这个悖论最初由德国天文学家奥伯斯提出,也被称为奥伯斯佯谬。那宇宙究竟是怎样的呢?在奥伯斯之后,爱因斯坦假设了一个宇宙模型—“四维连续体”。在这个宇宙模型中,无论宇宙的空间尺度有多大,它都是内卷状态,也就是一束光从起点开始向宇宙任一方向前行,最终都会回到起点。这个宇宙模型如果成立,那么它就将建立一个“有限、无边界”的宇宙概念。#你有没有想过为什么夜空总是漆黑的,宇宙难道不是到处有光吗?##所见所得,都很科学##宇宙有大量恒星,为什么天空依旧是黑暗的?#


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