夜空為什么是黑的？

作者|周已皓

審核|鄭成卓

編輯|趙經(jīng)遠(yuǎn)

當(dāng)夜幕降臨，在遠(yuǎn)離喧囂城市的寧靜之處，天空展現(xiàn)出一片深邃、神秘的黑暗。這種黑暗，對(duì)于許多人來說，似乎是理所當(dāng)然的——沒有陽光的夜晚，不就應(yīng)該是這樣的嗎？但仔細(xì)想想，這背后其實(shí)隱藏著一個(gè)不為人知的宇宙謎題。

波特爾暗空分級(jí)|圖源：Stellarium Labs

那么問題來了，沒有太陽光，不還是有星星的光嗎？天上的星星湊在一起，難道夜空不應(yīng)該和白晝一樣亮嗎？

讓我們來玩一個(gè)思維游戲：假設(shè)宇宙沒有邊界，它是無限的。在這個(gè)無限的宇宙中，無數(shù)的星星發(fā)出的光匯聚在一起，理論上應(yīng)該讓整個(gè)夜空亮如白晝。

無窮無盡的星光相加起來，應(yīng)當(dāng)使夜空亮如白晝|圖源：wikipedia

想象一下，您站在一片邊界無限的森林中央，四周的樹木雖然稀疏，但由于森林的無窮無盡，無論您朝哪個(gè)方向望去，總能看到樹木的身影。如同這片森林，假設(shè)宇宙也是無邊界的，那么無數(shù)的星星就會(huì)在夜空中密布，每一寸空間都閃耀著光芒，夜空本應(yīng)如同白晝一般明亮。

但現(xiàn)實(shí)卻與此截然相反——我們看到的夜空是黑的，不是亮如白晝的。這個(gè)令人困惑的現(xiàn)象就是“奧伯斯詳謬”，它是在1823年由德國天文學(xué)家海因里?！W伯斯提出的。

愛倫·坡|圖源：The New York Public Library

而最奇妙的是，最早提出解決這個(gè)問題想法的人，是一位詩人——愛倫·坡，他于1848年在《尤里卡》中寫道：“唯一可以解釋我們用望遠(yuǎn)鏡只觀測(cè)到黑暗的就是，假設(shè)這個(gè)看不見的背景距離我們異常遙遠(yuǎn)，以至于那里的光線無法到達(dá)我們的眼中?！奔僭O(shè)宇宙的年齡是有限的，由于光的速度也是有限的，這就使得天體發(fā)出的光只傳播了有限的距離，我們因此無法看到過于遙遠(yuǎn)的天體。這與后來的“宇宙大爆炸”理論所持的觀點(diǎn)非常相似。

宇宙大爆炸|圖源：NASA

根據(jù)“宇宙大爆炸”的模型，我們的宇宙是在不斷膨脹的，而這種膨脹就帶來兩種后果：首先，宇宙的膨脹會(huì)弱化遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的光，直接減少了我們所能觀測(cè)到的光源；其次，宇宙膨脹使遙遠(yuǎn)星系紅移，這使得它們發(fā)紅，甚至紅移至人類眼睛看不見的波段。而且，在接收光子數(shù)量相同的情況下，一個(gè)天體發(fā)出的光線越紅，它就會(huì)顯得越暗。所以，離我們距離越遙遠(yuǎn)的星系亮度下降得越快。當(dāng)不同波段的望遠(yuǎn)鏡望向漆黑的夜空時(shí)，黑夜也變得豐富多彩了。

這些理論，共同解釋了夜空為什么是黑的，也給我們展示了一個(gè)五彩繽紛的“黑夜”。

試想，倘若黑夜不是黑的，我們又如何能注意到天幕上明亮的星空呢？牛郎和織女的浪漫也許不會(huì)存在，曹操就不會(huì)有“星漢燦爛，若出其里”的豪情，杜甫也不會(huì)有“人生不相見，動(dòng)如參與商”的哲思……因?yàn)橛辛撕谝?，不僅讓我們的星空顯得如此珍貴，還賦予了人類無盡的夢(mèng)想和靈感。

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[8]夜空為什么是黑暗的？微信公眾號(hào)“三體引力波”，https://mp.weixin.qq.com/s/caKkASUsp5zP6qoXQW4oFg

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