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在夜晚的星空下,我們可以輕易地發現,天空中除了月亮和星星以外,其他的地方全都是一片漆黑。根據這個現象,我們的腦海裡很容易就會冒出過一個問題:為什麼宇宙是黑的呢?

這個看似簡單的問題,卻隱藏著宇宙的大祕密,放在200年前,這是一個難以解釋的謎題。1823年,德國天文學家海因裡希.奧伯斯(Heinrich Olbers)提出了著名的“奧伯斯佯謬”,他指出既然宇宙是無限的,並且還擁有無窮無盡的能夠發光的恆星,那麼我們無論向宇宙中的哪個地方看,都可以看到無數的星光彙集而來,因此宇宙應該是明亮的,但我們觀測到的現象卻恰恰相反。

可能有人會說,這個問題很簡單,因為雖然宇宙中有無窮無盡的恆星,但是這些恆星通常都離我們非常遙遠,以至於它們發出的光還沒有到達地球,就已經宇宙空間中的那些彌散狀態星際物質(如氣體、塵埃等)吸收殆盡,既然我們看不到這些光,那麼宇宙當然就是黑的了。

然而事情卻不是這麼簡單,這是因為這些星際物質並不是只吸收能量而不釋放能量,事實上,當諸如氣體和塵埃等星際物質吸收了能量之後,又會以電磁波的形式向外釋放能量,因此可以說,在宇宙無限和恆星數量無限的前提下,這些星際物質獲得的能量會不斷地累積,其輻射出的電磁波能量也會持續升高,在達到了足夠的強度以後,這些輻射還是會將宇宙變得明亮起來。

“奧伯斯佯謬”提出之後,科學家們給出了各種各樣的解釋,有說宇宙不是永恆的,有說宇宙空間不是有限的,還有說宇宙中的恆星數量不是無限的,然而這些都不能對“奧伯斯佯謬”作出完美的解釋。

事實上,直到1929年美國天文學家愛德文.哈勃(Edwin Hubble)發現了一個宇宙的大祕密——宇宙膨脹現象,“奧伯斯佯謬”才得到徹底的解決,也就是說,科學家用了100多年才找到這個問題的答案。

為什麼說宇宙膨脹導致了我們看到的宇宙是黑的呢?

根據哈勃定律,宇宙的膨脹速度會隨著距離的增加而變快,具體表現在每增加326萬光年的距離,宇宙膨脹的速度就會提高大約70公里/秒。需要注意的是,這個速度是可疊加的,這就意味著那些與我們距離非常遙遠的恆星,其因為宇宙膨脹而遠離我們的速度將會超過光速,正因為如此,它們發出的光線就永遠都到不了地球。

那些與地球距離相對較近一點的恆星所發出的光線,是可以到達地球的,但遺憾的是,由於宇宙膨脹的關係,它們其實也在做遠離我們的運動(只是沒有超過光速),在這種情況下,根據多普勒效應,它們發出的光線的波長將會不可避免地出現拉伸(即紅移),這會導致這些恆星的光線到達地球時,其波長早就在我們能看到的範圍(可見光)以外了,因此站在地球的視角上來看,這類恆星發出的光線也無法將宇宙照亮。

於是就只剩下那些距離更近的恆星才能夠給我們提供光明了,但這些恆星的數量其實並沒有想象中的那麼多,我們也沒有想象中的看得那麼遠,實際上我們人類的肉眼能夠看到的恆星,絕大多數都在下圖所示的那個小小的圓圈以內。

我們可以看到,雖然理論上來講宇宙是無限的,並且還擁有無窮無盡的能夠發光的恆星,但是由於宇宙膨脹的關係,位於可觀測宇宙之外的恆星所發出的光線永遠到不了地球,還有大量的恆星光線又因為紅移現象不會被我們感知的,而剩下的那一點點星光,就只能作為夜空中的點綴,根本就不可能幫助我們照亮宇宙,正是因為這些原因,我們所看到的宇宙才是黑的。

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