科学博士来回答2
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为何夜空一片漆黑?

这看似是个简单问题,即使在群星璀璨时,夜空基本还是黑暗的。满天皆是星星,但星光如豆,无从点亮夜空。星际空间是如此之暗,不足阅读光亮的百万分之一。

乍一看,太空似有它黑暗的道理,但总觉哪儿不对劲。恒星放射光芒,数量又如此之多,单银河系大约就有1000亿颗。而且据哈勃望远镜观察,类似银河系般的星系,仍有千亿以上,包你夜空里随处一望,都能瞧见一堵“星墙”。

物理学有云,恒星无论聚散,都发光依旧;物理学还断言,你所望向的任何一片夜空,都应亮如白昼。这便引来了一个巨大的疑问,名曰“奥尔贝斯悖论”(Olbers’Paradox)奥尔贝斯悖论,以德国科学家海恩里希·奥尔贝斯(1758—1840)命名,又叫“黑夜悖论”,对宇宙的无限性及永恒静止的假说提出了异议。。天文学家就此争论,形成了两种较有影响的理论。

一种理论将黑暗归因于由大爆炸引发并持续至今的宇宙膨胀。大爆炸可不像你在电影里看到的那种:浓烟升腾、诸物横飞—这是空间自己向外横飞!

由于膨胀,星系间的间距不断增大,结果是它们与我们渐行渐远。于是,星系的光发生了位移,产生了多普勒效应(Doppler effect)。这一效应我们在声学领域颇熟悉:听一下救护车的警笛或火车的轰鸣声,在它迫近时声音高亢,远离时声音低沉,这是因为车辆驶来时声波被压缩,产生高音;驶过后声波被拉伸,形成低音。

同样道理也适用于光:当光源迅疾的远离时,整个可见光系受到拉抻,一旦幅度过大,便脱离了可见光谱的范围,变成了人类看不见的红外光、微波,甚至无线电波。但此现象也就将光的亮度减少一半,不足以造成夜空如此黑暗。何况还有科学家指出,高速导致的波长迁移同样也会发生在高频光谱区,不可见的紫外光受到拉伸成为可见光,足以抵消可见光的损失。所以,未解之谜仍然很多。

另一种因素也用来解释太空的黑暗—宇宙的年龄。宇宙始于138.2亿年前,在此大约2亿年后出现了第一颗恒星,随后出现了最早的星系。所以,离我们最远的星系也不会超过138.2亿光年,那是光在此期间所能走的最远距离。光速是有限的,一定有许多星系新生时发出的光芒尚不及抵达地球;同时,随时都有星系消亡或新生,而宇宙还在不断加速膨胀,因而它们中的许多总会在我们视野之外。想象一下,130亿光年远处挡着一道不透明的穹顶,而它的另一面我们什么也看不到。

“星众而光疏”这一矛盾多年来吸引了许多大思想家。著名的“彗星侠”埃德蒙·哈雷(Edmund Halley)论及过此事;80年后,威廉·奥伯斯(Wilhelm Olbers)提出了奥伯斯悖论,认为光被星际间的物质所阻隔。尽管奥伯斯固执己见,他的看法却并不正确:任何物质如果阻隔了星光,势必会被加热,最终自身放出光芒。

最意外的成果来自爱伦·坡(Edgar Allan Poe),他是诗人兼小说家,显然还是宇宙学家。他在1848年发表的《我发现了》(Eureka: A Prose Poem)这首散文诗中,预言了星系年龄的重要性。他议论道,解释这一黑暗的唯一方法便是:想象有一无形的背景,巨大无比,任何光也透不过来。

以当时人们对宇宙可怜的了解,爱·伦坡的洞见相当惊人。看来,他说对了:从地上望去,天穹如此黑暗,因为绝大多数的光都遥不可及。