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夜晚为什么是黑色的?天文学家:因为我们的宇宙在超光速膨胀

科学探索宇宙观察2023-06-10

当我们在城市晴朗的夜晚仰望星空时,漫天的繁星也许可以让我们短暂地忘掉现实的烦恼,将自己置身于无垠的宇宙,思考许多关于人生的宏大命题。

但由于城市的光污染越来越严重,这么多星星应该布满了夜空的每一个点,填满了整片的夜空,它们可以把黑夜照得像白天一样亮。

但是为什么即使在没有光污染甚至人迹罕至的郊区,我们所看到的星星也无法照亮黑夜呢?

德国天文学家奥伯斯在1823年就提出了这个疑问,并且在1826年完善为奥伯斯佯谬,又称为夜黑佯谬或光度佯谬。

它的详细阐述为:假设我们的宇宙是处于静止状态,也就是稳恒态,并且宇宙是无限大的,时空也是平直的,有无数个均匀分布在各处的发光星体。虽然这些发光星体的亮度和距离的平方成反比,也就是离我们越远的星星亮度就会越暗一些。

但是在一定距离上,这些发光星体的数量也应该和距离远近成正比,这样一来虽然遥远的星星暗了一些,但我们能看到更多的星星,黑夜的天空应当是无限亮的。

奥伯斯自己首先试图对这个奇怪的现象进行一个合理的解释。他以太阳为突破口,认为太阳离我们够近了吧,但它的光线在照到地球上时依然有不小的损耗,而更遥远的恒星光线在传播过程中,会受到宇宙空间内诸如尘埃云、行星带等的阻挡。这就导致在漫长的距离中,最后能直接到达地球的光线已经很弱了。

但这样的理论并不能站得住脚,因为虽然光线在路途中会被损耗,被尘埃云和行星吸收光线,但热力学第一定律告诉我们,能量是不会凭空消失的。

物质在吸收光线的同时也在吸收着光线中的能量,自身的温度会上升,然后把光线重新发射出来,其次光在宇宙中会被散射,但光所辐射的能量基本是没有亏损的,虽然直接到达地球的光线减少了。