 现在在每天下班，走在回家的路上，抬头望向夜空，天上无星无月，只有无尽的黑暗将你四周的霓虹灯凸显的更加明亮。在城市中打拼的打工人似乎已经习惯了这漆黑的夜。 为什么夜空是黑色的呢？这个像是在小学科普书籍《十万个为什么》里出现的问题，漆黑的夜空看似正常，其实背后隐藏着一个令人“绝望”的事实。  人们对夜空的误解 小时候在看科普杂志的时候，大家看到的知识往往是这样的：早上太阳升起，太阳光让一切变得明亮，而晚上太阳移动到了地球的背面，没有太阳光的存在，所以一切都是黑的。人类也因此养成昼出夜归的习性。  这种说法对吗？对，但是不准确。我们人类确实因为没有太阳光而看不到东西。但这并不能解释夜晚天空是黑的，只能说是“人类在晚上看不到东西，没有太阳光人类感受到一片黑暗”。 要说清楚这个问题，我们得先讲人为何能看清楚物品，人为什么能感受到的了光亮。人眼是光的感觉器官，人类用人眼来接受来自于外界的信息。人眼中的角膜和晶状体能聚焦外界发射进眼睛的光线，之后再将图像投影到视网膜上。  视网膜受到投像后，利用里面的感光细胞，影像符号转化为电信号，并将其通过传递神经传给大脑，大脑接受信息后，开始综合分析，并最终形成人类所看到的景象。  所以，你能看到东西、能感觉到光亮与黑暗，是因为眼睛接触到了光。空气折射，物体的各种反射光让你觉得“亮”。你觉得“暗”的原因只是因为光不够多，无法把物体折射到你的视网膜里。 照小时候说的那一套太阳移动到背面就看不见的说法，只是因为太阳在你所处的地球的背面，你身在地球的影子中。四周的景物因为没有足够的光所以无法反射到人眼里，和夜空是黑的没有直接关系。  理论中的明亮夜空 我们从很早以前就开始对这片宇宙有遐想了。天狗食日，嫦娥奔月……看起来，这片宇宙离我们很近，但实际的距离却很远。 爱因斯坦是最早一批敢于对这片浩瀚宇宙下定义的人，它的相对论让我们了解到了宇宙的时空概念，而后人类的天文望远镜，以及数次尝试着遨游太空，美国人登月，火箭发射，探测器飞向木星。天文航天方面的进步，让我们更了解这片宇宙，我们也了解到，地球不过是这片宇宙中非常渺小的灰尘罢了。  除我们地球外，宇宙中，还有许多行星，恒星这样的天体，有的恒星的大小甚至超过了太阳。这是经过无数代天文学家侦测，证实的不可否认的事实。并随着天文学的普及，也成为了我们的常识。 那么问题来了，既然宇宙中还有这么多恒星，它们发出的光应该是很亮的。如果说宇宙无限大，那这些恒星的亮也应该是无限大的。那么不管我们是否处于太阳背面，这些无穷亮的光都能把天上的天体照亮。那为什么天空却是漆黑一片的呢？这些光去哪里？  奥伯斯佯谬 在1823年，德国的天文学家奥博斯便早早的想到了这个问题。奥博斯指出，如果宇宙是无限的稳定态，那处在无限宇宙的恒星的光也是无限大，那么夜晚该是永远光亮的。这就是著名的奥伯斯佯谬。 但是，就事实来说，现在我们头上的天空确实是一片漆黑。不管原因为何，这种说法肯定是错误的。那么问题就在于，奥伯斯的这个理论，错在了哪里？  关于这个问题，奥博斯自己是这样解释的：宇宙并不像我们之前常规观念所认为的，是透明的。宇宙空间里充满了黑暗的星体、尘埃和气体。当远处的星体发出光亮，会被这些星体、尘埃和气体挡住。光也因此传不到地球上来。 但这种说法被其他科学家驳回了。根据热力学第一定律我们可以得知，孤立的系统的能量永远守恒，恒星往黑暗星体传光的过程，是一个孤立的系统，所以在这个过程中，能量守恒。  即，受到恒星照射的黑暗星体，会开始变热，并开始放出辐射。这相当于黑暗星体表面上的温度，所以这个黑暗星体四周的天空应该与天空一样亮才对。 举个在现实中最能被人理解的例子，你晚上抬头看月亮，月亮是亮的，这就是因为月亮反射了太阳的光，月亮本身也不会发光，它也是黑暗星体。所以奥伯斯自己的解释不太能在科学家哪里站住脚。  可能的真相 关于奥伯斯佯谬，现在通常是有两种解释，一是因为宇宙的年龄有限论，一是红移现象。 光的速度是有限的，如果我们要在无限的宇宙观察到由恒星发出的有限的光，这种事情说起来是很矛盾的。也就是说，没有出现奥伯斯佯谬中夜空也一片光亮的原因，是因为发出光的恒星离我们实在太远了，光无法传达。 人类观察宇宙，其实是在观察宇宙的历史时间。我们向往观察这些天上星体的过程，其实是观察的宇宙过往的历史。观察宇宙观察的是宇宙年龄，所以我们能观察到的年龄是有限的。 这个观念在天文学中被称为可观测宇宙。这是什么意思呢？这也就是说，以观测者作为中心的球体空间，从球体空间中心出发，观察者最后能探测到的物体之间的范围。即该范围边缘的物体所发出的光能够被观察者所接受的极限距离。这段距离，被称为可观察宇宙。2013，天文学家对宇宙年龄的估计约为138亿光年左右。 说通俗点，宇宙的年龄只有138亿年，所以我们能观测到的宇宙的年龄也就是138亿年，根据宇宙学原理推测，现在的可观测宇宙半径是465亿光年。正是因为宇宙中的部分区域太过于遥远，所以那些遥远区域发出的光芒没有足够的时间抵达地球。 简单来说，因为距离太远了，所以光够不到地球，所以地球接收不到。自然不会产生奥伯斯佯谬中描绘的现象了。 第二个理由，是因为红移现象，让我们看不到那些光。 红移，在物理学上指的是因为电磁辐射的原因，导致波发生变化。而红移在光波中主要表现的是，光波因电磁辐射，导致它波长变长，从而使光波频率下降。把光波放在光谱中，当光波波长变长时，光波谱线会往上移动，这个过程就被称作红移。 而在天文学中，也有一个叫宇宙学红移的定律，那就是大名鼎鼎的哈勃勒梅特定律。这个过去被称作哈勃定律的定义，指的是遥远星系的退行速度与它们和地球的距离成正比。 哈勃定律是怎么确定的呢？这是因为当时，天文学家维斯托，通过观察，发现有36个星系的光谱发生了红移。这下让天文学家们炸了锅，在地球上的观测位置不变，又根据爱因斯坦广义相对论中所说，光速一定，时空协调一致的原理。在这种状态下，星系的光谱发生红移，难道是因为这些星系正在远离地球？或者说是宇宙在不停的运动中？ 事实上也正是如此，发现星系的光谱红移的这一现象，极大程度上的佐证了宇宙是在不断膨胀运动的。这也暗合了宇宙大爆炸的理论。 哈勃定律的出现，解释了没有发生奥伯斯佯谬的原因。首先，宇宙并不是恒态、无限的。只有有限的恒星发出的光能够到达地球，在这个不断膨胀的宇宙中，远方的天体正不断在离地球远去。距离的增加使得他们发出的光波发生红移，这就让本应明亮的光变得黯淡，人类在地球上自然不能观察到。 夜空中的绝望事实 正因为宇宙的不断膨胀，我们这个宇宙的未来将会是凄凉的。因为星系之间的距离不断增加，光波的红移会被持续拉长，最终到了不能维持星体的温度的情况。 根据霍金的理论，恒星最后会因燃料与气体而耗尽，比如太阳，在他发完光和热之后，智慧余留下黑洞。黑洞又会因放出霍金辐射而消失。最终，宇宙将会因为不断膨胀，导致宇宙温度不断降低，将达不到维持生命的热度。这时，在宇宙中将无法做出任何活动，因温度过低而导致宇宙热寂。到了那个时候，宇宙的一切将归为虚无。 这个宇宙是的生命也是有限的，我们更像是寄生在宇宙上。终有一天，当宇宙的生命来到尽头，我们人类也会随之消亡。 简单的自然现象背后，隐藏着许多的天文学知识。正是因为人类不断的思考，才能提出如此之多的假设与理论。夜晚天黑是一个在正常不过的自然现象，但如奥伯斯这样的科学家，就会继续往下思考，到底为什么夜晚天就会黑？ 按照现有的天文学知识来看，夜晚不应该是亮的吗？正因有这样的问题出现，后生代的科学家们才会往这方面思考，验证，最终推翻了过去认为的宇宙是静态的，并提出宇宙大爆炸理论。 所以，万不可小看简单的物理现象，物理学的伟人牛顿，不也是因为被苹果砸了一下，而研究出牛顿定律呢？ 结语 现在人类对宇宙的了解还知之甚少。目前，我们人类最远登陆的天体也不过是月球，连太阳系都没有出，更别提浩瀚无垠的宇宙了。并且很多天文学上的概念都还仅处于猜测阶段，比如爱因斯坦在相对论中，因提出引力是扭曲时空的存在这一观点而大胆推测，宇宙中一定存在着引力波。而引力波直到近年才被基普索恩从理论上论述了它的存在。 就算宇宙大爆炸会导致宇宙热寂，但这还有很长一段时间呢。人类到现在发展不过万年，谁又说得准，未来人类不会征服宇宙这片星辰大海呢？ |
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