大約從伽利略自制望遠鏡觀察星空開始,夜空中璀璨的群星原來並非渺小而不起眼的陪襯,那些遙遠的恆星與太陽一樣散發著熾烈的光和熱,甚至比太陽還要巨大,而如果我們將眼界放得更寬廣一些,我們這個擁有2500億顆恆星的銀河系也算不上什麼,宇宙中有大大小小數不清的星系。上世紀90年代哈勃望遠鏡對大熊座的一小塊天空連續拍攝了10天,得到一張著名的照片,稱作“哈勃深空”這塊天空,只有144弧秒,但上面有3000多個物體,全是極其遙遠的星系,每一個都還有幾十億乃至數千億顆光芒四射的恆星,據此計算,整個宇宙有1700多億個星系。
圖注:夜空星星點燈(圖源網路)
夜空為什麼是黑的?當然夜空是黑色的,那是因為太陽消失在地平線以下,夜晚半球的人不在沐浴在太陽的恩澤之下,挨挨擠擠,佈滿了整個夜空。如果將所有恆星和星系中的所有光子加起來,宇宙中有足夠的發光物質來完全照亮夜空,但是當我們仰望夜空時,情況顯然不是這樣。我們看到是宇宙除了發光的星星外,宇宙是一片漆黑。
圖注:數億顆星星(圖源網路)
為什麼夜晚天空是漆黑的呢?很多人一直在思考這個問題,從16世紀的“托馬斯·迪克斯”、到17世紀的“約翰尼斯·開普勒”、甚至到18世紀的“埃德蒙·哈雷”,都一直無法給出正確的解釋,直到19世紀,德國業餘天文學家“海因裡希· 威廉·奧伯斯”提出著名的“奧伯斯佯謬”之後,人們才開始逐漸意識到宇宙的真相併解釋了這個問題。
圖注:星空(圖源網路)
之前人們認為宇宙是無限的、禁止的,而且有無數平均分佈的發光星體,而“海因裡希· 威廉·奧伯斯”則認為,如果宇宙是無限的和靜止的,那麼在與地球上任何給定的角度上,視線都將結束於恆星的表面,一個無限古老的宇宙意味著有足夠的時間,讓每顆恆星都有光照到我們的眼睛。當我們仰望星空,每一處天空都應該有這樣一顆星星,因此夜空的天空應該和太陽升起的時候一樣明亮,但是這顯然和實際不符。
圖注:一輪明月(圖源網路)
那麼黑色的夜空是否告訴了我們,在一定的距離之外就沒有恆星或者星系了嗎?是不是存在有一個星星和沒有星星的邊界,宇宙有邊際嗎?幾乎所有的現有證據都表明宇宙空間是沒有邊界的,但是宇宙本身確實有邊界,並非是空間上的邊界,而是時間上的,我們現在知道宇宙不是無限的古老和靜止的,宇宙有一個開始由大爆炸誕生,這個所謂的起源開始僅僅經過了有限的時間,138億年,因此要造就一個明亮的夜空,所需要的有些恆星距離我們實在太遠,他們所發出的光亮還沒有到達地球的,但大爆炸理論,給我們帶來了另一個悖論,在大爆炸發生的早期宇宙,到處都有熱光子滲入時空,從各個方向幾乎完全均勻的發射。
圖注:夜空(圖源網路)
圖注:夜晚的天空(圖源網路)
事實是這光幕在那裡,但我們的眼睛看不到它,因為宇宙是在膨脹的,多普勒效應使得早期宇宙的高能量明亮的背景,再被我們的宇宙不斷擴張的結構拉伸了,超過138億年後,這些原始光子的波長已經被延長了上千倍,人類的肉眼已經看不到了,目前我們已經在使用有史以來最強大的微波太空望遠鏡,拍攝到了這些宇宙背景輻射,他們就在那裡,只是我們看不到,這就解釋了,為何夜空看上去是黑的。只要時間足夠恆星發出的光總能抵達地球所在的位置。如恆星的光同時到達太陽系,那個時候整個夜空就會明亮了。