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看到一些天文書上說,夜空為什麼是黑的,曾經引起過許多大科學家的討論。這個簡單問題為什麼會這麼糾結呀…… 求問,夜空為什麼是黑的!?
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  • 1 # HOPE嚮往智慧家居

    這個問題提得非常好。這是天文學的一個經典問題,稱為伯斯佯謬。

    這是由德國天文學家奧伯斯於1823年提出,於1826年修訂,是指若宇宙是穏恆態而且無限的

    ,則晚上應該是光亮而不是黑暗的。在此之前,類似的想法已由開普勒於1610年及夏西亞科斯於十八世紀提出。黑暗的夜晚印證了宇宙是非穏恆態的,是大爆炸理論的證據之一。奧伯斯佯謬又稱夜黑佯謬或光度佯謬。被接受的解釋兩種作用能對奧伯斯佯謬給予解釋:宇宙的年齡是有限的和紅移,而後者是最重要的效應。(即使在穩態宇宙理論的模型中,也推論出宇宙是無限老和空間是無邊際的,但夜空依然是黑暗的。)宇宙的年齡是有限的這個解釋指出有限速度的光要遊遍宇宙的空間本身就是矛盾的, 奧伯斯佯謬當我們遙望遠處的空間,其實就是在回顧歷史。最後,我們仍只能觀察到有限年齡的宇宙。、

    諷刺的是,相同的解釋卻是出自詩人愛倫·坡在1848年的我得之矣(一首散文詩),在其中他寫道:"星星是連續不盡的,然後背景的天空將呈現一致的光亮,就像銀河所顯示的-–因為不會有絕對的點,在那所有的背景中,星星將不復存在。因此,在那些,在這樣的事態下,唯一的模式,我們可以體會到我們的望遠鏡在無數的方向上發現空隙,將假設無形的背景,因為距離的遙遠,光芒從未能到達我們。"紅移以有限的宇宙年齡所提供的星光來照耀天空時,匯出了另一個問題:為什麼看不見任何一點大霹靂的貢獻?這原因是大霹靂本身的輻射因為宇宙膨脹的緣故,已經紅移到微波的波長,成為宇宙的微波背景輻射。宇宙的膨脹也限制了可觀測宇宙的大小,這意味著在此之外的光線到不了我們所在之處,這在光學效應下創造了有限的宇宙。(參考有限年齡的論據。)

    其它解釋也有人提出另一種解釋(奧伯斯本人就曾這樣解釋),指宇宙並非透明, 奧伯斯佯謬遠處星光會被宇宙間黑暗的星體,塵埃和氣體阻隔,令極遠處的光線只可以傳播一段有限的距離而不能到達地球。然而這並不能解決問題,因為根據熱力學第一定律,能量必定守恆,故此中間的阻隔物會變熱而開始放出輻射,結果導致天上有均勻的輻射,溫度應當等於發光體表面的溫度,也即天空和星體一樣亮,然而事實上沒有觀察到這種現象。開普勒認為奧伯斯佯謬論證說明宇宙是有限的,或最少是隻有有限數量的星體。分形學權威曼德勃羅提出了另一種不需基於大爆炸理論的解釋。他指出若星體是以分形方式在宇宙間分佈 (例如類似康特塵埃), 不用大爆炸理論也能解釋奧伯斯佯謬。但他的理論是用於展示碎形理論多於解釋夜黑問題,從天文學觀測亦沒有證據顯示星體以分形模式分佈。

  • 2 # 柒號思維

    奧伯斯(1758~1840)出生於德國不來梅附近的一個小村莊,19歲那年到哥廷根學醫。哥廷根大學的一個特色是學生享有學習的自由,學醫的奧伯斯在那裡也能跟著有“德國數學之師”之稱的數學教授、天文臺臺長凱斯特納學數學和天文學。畢業後,奧伯斯回到不來梅當醫生,但他的真正興趣是天文學。他白天行醫,晚上則在改造成天文臺的自家頂樓進行天文觀測,天天如此,每天睡覺時間不超過4個小時。 奧伯斯還在上大學的時候發現了一個計算彗星軌道的方法,沿用至今。此後他共發現了5顆彗星,其中一顆後來以他的名字命名。1801年新年的晚上,義大利天文學家皮亞齊發現了第一顆小行星穀神星,再想進一步觀察時卻找不到它了,是奧伯斯在那一年的年底根據數學家高斯的計算重新發現了它,平息了穀神星是行星還是彗星的爭論。奧伯斯本人後來發現了兩顆小行星:1802年發現第二顆小行星智神星,1807年發現第四顆也是最亮的一顆小行星灶神星。不過奧伯斯在現在最廣為人知的,是在1823年提出了一個聽上去很傻的問題:為什麼夜空是黑暗的?如果宇宙是無限的,恆星均勻地佈滿天空,那麼夜晚的天空也將和白天一樣明亮。 實際的情況當然並非如此。這種理論和實際的矛盾,物理學上稱為佯謬。奧伯斯指出的這個矛盾,後來就被稱為奧伯斯佯謬。其實,它並不是奧伯斯首先提出的。1610年,伽利略用望遠鏡發現空中有無數肉眼看不到的恆星後,認為宇宙是無限的,恆星的數量也是無限的。開普勒不以為然,給伽利略去信指出,如果那樣的話,夜空就不會是黑暗的。他打了一個比方。假如你站在無邊無際的森林中向前看,不論你往哪個方向看,都只能看到一根根的樹幹連成一片擋在你的眼前,看不到任何間隙。只有當你是在一片小森林中時,才能透過樹幹的間隙看到外面的世界。同樣的道理,如果宇宙是無限的,那麼恆星將佔據了天空的每一點,它們發出的光終將抵達地球,所有的恆星發出的光都將連成一片,就像我們在夏天看到的銀河一樣。既然實際情況是恆星彼此之間有黑暗的間隙,那就說明宇宙是有限的,透過這些間隙我們看到的是一堵包圍宇宙的黑暗圍牆。 但是後來的天文學家都相信宇宙在空間上和時間上都是無限的。怎麼解決這個矛盾呢?18世紀初英國天文學家哈雷提出了一個容易想到的解決方案:遠處恆星發出的光線在抵達地球時強度變得十分弱,無法被我們看到。但是這個解釋是站不住腳的。雖然光線的強度按距離的平方而減少,但是在一個無限大的宇宙中,天空的體積也即恆星的數量將按距離的平方而增加,也就是說,在遠處某一點恆星數量增加的比例恰好等於光強度減少的比例,二者互相抵消,總的光強度與距離遠近無關。如果多數恆星都和太陽一樣,天空的每一點都應該和太陽盤面一樣亮。天球的面積是太陽盤面的18萬倍,那麼照射地球的星光亮度也應該是Sunny的18萬倍。 奧伯斯提出的解釋是,太空並不是“透明”的,遙遠恆星發出的光被瀰漫在恆星之間的稀薄物質雲給遮擋、吸收了。但是在熱力學定律被發現之後,這個解釋也經不起推敲了。根據熱力學定律可知,假如有太空物質遮擋住星光,光能將會被吸收轉化成熱能,這些能量最終要重新被輻射出來,從而也要發光(雖然光的波長可能不同),天空仍然還是一片明亮。 要解決這個佯謬的唯一辦法是否定其大前提,即宇宙不是無限的,因而恆星數量是有限的。但是這還不夠。即使恆星數量是有限的,其數量也近乎無限,足以照亮整個夜空。1848年,美國小說家愛倫坡在一篇隨筆中指出,唯一的出路是假定遠處的星光還來不及照到地球上來。也就是說,宇宙在時間上有一個起點,而且宇宙的年齡還沒有老到足以讓我們見到所有遠處恆星發出的光。我們現在知道宇宙的年齡的確是有限的,宇宙是在大約137億年前大爆炸形成的。而計算表明,要把地球的夜空全部照亮,要花上以億億億年計的時間,遠處的星光才能都抵達地球。顯然我們的宇宙還太年輕了。 而且宇宙在不斷地向各個方向膨脹,各個星系在互相遠離,當然也都在遠離地球。空間的膨脹導致光線在傳播時波長被拉長,能量也因此降低了(波長與能量成反比)。這個現象稱為“紅移”,意思是可見光向能量較低的紅光轉變,而紅光還會向能量更低的紅外線、微波轉變,所以遙遠的星光在抵達地球時能量已低到不能被肉眼見到了。由於宇宙太年輕,所以夜空是暗的;而由於宇宙在膨脹,讓夜空變得更暗。“為什麼夜空是黑暗的?這個問題其實一點也不傻,蘊含著宇宙的奧秘呢

  • 3 # 知我君

    因為光線不夠亮。

    科學家為什麼爭論呢?是由於德國天文學家奧伯斯於1823年提出,於1826年修訂的一個佯謬。佯謬即看起來是錯的、不應該的事情,是按照某種思維去分析會存在悖論的現象。奧伯斯佯謬是指,如果宇宙是穩恆態而且無限的,則晚上應該是光亮而不是黑暗的,因為無限多的星星在發光,足夠鋪滿整個宇宙。

    一種解釋是小說家愛倫·坡提出的,即宇宙還太年輕,太遙遠的地方的光還到達不了我們的位置,所以夜晚是黑的。

    另一種解釋,宇宙不是穩態的,是在膨脹中的。

    還有哈里森提出的解釋,星星的能量還不夠,因為宇宙太大了。

    其實,個人覺得,奧伯斯認為宇宙有限,星星無限,所以有了佯謬。假如宇宙無限呢?兩個無限,超出常人的理解了。

  • 4 # 寒寒愛晗晗

    沒錯,這其實是奧爾貝斯(Olbers)悖論。

    早在開普勒時代的天文學家就認識到:如果宇宙是均勻的和無限的,那麼無論你朝哪裡看,你都會看到從無數個星星發出的光。凝視夜空天空的任一點,我們的視線將穿過不計其數的星星,接收到無限數量的光。但是天空是黑色的,並不是白色的。

    歷史上第一個解決這個悖論的是一位美國的神秘作家埃德加 愛倫 坡,他在一篇散文詩中提到“不可見的背景距離是如此遙遠,以致根本沒有光線能到達我們”。這就是解決奧爾貝斯悖論的關鍵。

    當我們遙望夜晚的天空時,看到的是它過去的樣子。因為儘管光的速度非常快,但光從遙遠的星球到達地球需要時間。洛德 開爾文計算得出,要想夜晚天空是白色的,宇宙的範圍必須擴大到幾百萬億光年,但是因為宇宙的年齡沒有萬億年,所以夜晚天空一定是黑色的。

    第二個原因是,星星的壽命是有限的,以幾十億年計。

    實際上夜晚天空根本不是黑色的,如果我們眼睛能或多或少看到微波輻射,不只是可見光,我們就會看到來自宇宙大爆炸的輻射充滿夜空。

  • 5 # 語境思維

    1826年,德國天文學家H.W.M.奧伯斯指出,一個靜止、均勻、無限的宇宙模型,即太空中光的傳播沒有紅移(redshift),會導致如下結論:黑夜與白天一樣亮。但實際上夜空卻是黑的。理論同觀測的這種矛盾稱為奧伯斯佯謬。採用天體之間有吸光物質、天體壽命有限或天體有演化、引力常數隨距離而變化等都難以解決奧伯斯佯謬。

    由於發現紅移,空間不均衡,有膨脹宇宙爆脹理論(Big Bang theory),奧伯斯佯謬不存在。這也標誌著科學的宇宙學的萌芽。

    我認為,恆星發出的光,隨著行程遠去,空間暗物質能密不斷稀薄,光頻不斷從高變低:伽瑪線→紫外線→可見光→紅外線→背景微波→無線電波→超低頻光(暗物質)。

    其實,恆星內部的有形物質(費米子),輻射致遠,變成無形物質(玻色子)。因而我們只看到,星光點綴在夜空,周圍是黑暗。這種現象,叫“稀薄紅移”效應。

    而僅憑紅移,推測宇宙有起點(奇點),宇宙大爆炸,違背充足理由律。宇宙空間,是固有的、多變的、永恆的,就這麼簡單。而大爆炸理論,還弄出宇宙誕生於137億年前,之前是什麼,之後怎樣,皆不清楚,太不自洽了。

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