當我們抬頭仰望星空,我們所看到的星星其實大都是恆星,它們像太陽一樣自身能夠通過核聚變反應而發光。只是這些恆星比太陽離地球遠得多,所以它們的星光到達地球時已經變得很微弱。
在觀測條件好的地方,我們可以看到兩千多顆恆星,而全球整個天空可以看到七千顆恆星。不過,這只是宇宙的冰山一角。我們所看到的恆星與地球的距離大都不超過1000光年,而銀河系的直徑至少可達10萬光年。
在銀河系中,總計有1000億顆恆星,甚至最多可達4000億顆恆星。放眼宇宙,銀河系也只是一個普通的星系,可觀測宇宙中還有大約2萬億個星系。按照保守估計,一個星系中包含10億顆恆星,那麼,可觀測宇宙中就有20萬億億(2×10^21)顆恆星,遠超地球上的沙子總數。
既然宇宙中有這麼多恆星,無論我們朝著哪個方向觀測,應該都有無數的星光飛抵地球,那麼,為什麼夜空不是明亮的,而是黑暗的呢?
事實上,這個問題最早由19世紀的天文學家奧伯斯提出,該問題又稱奧伯斯佯謬。所謂的佯謬是指看似存在悖論,但實際不成立,所以奧伯斯佯謬早已得到解決。
在現代天文學發展之前,人們普遍認為我們生活在一個無限大且穩恆的宇宙中。在這樣的宇宙中,分佈著無數的恆星,它們發出的光不斷在宇宙中傳播。經過漫長的時間之後,即便是遙遠的星光也能抵達地球,這樣就會把地球的夜空完全照亮。但事實並非如此,夜空是黑暗的。
早期的一種解釋認為,宇宙中遍佈氣體和塵埃,大部分星光會被它們阻擋,所以能夠來到地球上的星光非常有限。然而,這種解釋是站不住腳的。氣體和塵埃確實會擋住星光,但如果星光源源不斷照射過來,吸收了足夠多能量之後的氣體和塵埃最終會變得明亮,因為能量始終是守恆的,它們發出的光最終能夠來到地球上,從而照亮地球夜空。
一直到天文學家哈勃在20世紀20年代取得重大天文發現之後,奧伯斯佯謬才得到解決。哈勃發現星系退行的規律,進而推斷出宇宙膨脹,這為宇宙大爆炸提供了強有力的證據。此後,宇宙微波背景輻射、星系演化規律和宇宙元素丰度更加有力支援了宇宙大爆炸理論。
根據宇宙大爆炸理論,宇宙的存在時間是有限的,起源時間是在138億年前。宇宙的大小也很可能是有限的,最初的宇宙是沒有空間的奇點,後來空間膨脹之後才形成了我們現在所知的宇宙。
在有限時間和有限大小的宇宙中,恆星數量是有限的。並且遙遠星系在超光速退行,很多星光都還沒有時間傳播到地球上。另外,空間膨脹還會導致星光紅移,波長被拉長到肉眼不可見的微波。所以地球上所接收到的星光非常有限,根本無法把地球夜空照亮。因此,我們的夜空是黑暗的,只有一些星光點綴其中。