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夜空为何那么暗?连小学生都知道是因为太阳下山了;月亮又不是恒星,可以自己发光,而星星微弱的光芒也不足以照亮夜空,所以夜才那么黑啊!嗯,你可能不会想到,这个看似简单到近乎幼稚的问题,其实远比表面看起来还要深奥。
是这样子的,宇宙如果无限大,那么无论往天空哪个方向望过去,应该至少都有一颗星星,也就是说整个夜空应该被密密麻麻的星星照亮才对啊?你或许会说距离太远的星星过于黯淡,所以看不见。的确,照度与距离平方成反比,但相同视角内,越远的星星也越多,数量与距离平方成正比,两者的效应恰好彼此抵消,因此距离并不是问题。那么夜幕为什么不是整片泛着亮光呢?
这个疑问是今天生日的德国天文学家奥伯斯(Heinrich Olbers,
1758-1840)于1823年正式提出的,如今我们称之为「奥伯斯悖论」。他自己对此提出一个解释,认为是星际间充满尘埃,阻挡了远方的星光所致。但果真如此的话,星际尘埃恒久下来所吸收累积的辐射能,也早就发光发热了,因此这也不是真正原因。
其实奥伯斯并不是第一位思考此问题的人。克卜勒在1610年就提出类似的疑问,而认为是宇宙大小有限;一百年后哈雷则认为是遥远的星体太暗,但几年后,瑞士天文学家迪·薛索(Jean-Philippe
de Chéseaux)即计算出前面所说距离的两种效应彼此抵消,否定了此一解释。
也不能怪奥伯斯与诸多天文学大师被这问题打败,因为「稳态宇宙」这个根深蒂固的观点注定寻不着正确解释。得等到1929年哈伯证实宇宙正在膨胀,而且宇宙背景辐射于1964年发现而证实大霹雳理论后,答案才终于揭晓。
宇宙并非无始无终,而是有年纪的。宇宙诞生于137亿年前的大霹雳,但大霹雳并非像爆炸那样物质飞离四散,而是空间膨胀将物质拉远,看起来就像是星系快速飞离我们。根据哈伯定律,星系远离我们而去的速度与它和我们的距离成正比,因此超过某个距离以外的星系,远离我们的速度就会比光速还快(这并未违反相对论,因为这是空间膨胀的速度,不是星系本身在运动)。于是乎这些星系的光就永远到不了地球,所以宇宙中只有部分恒星所发出的光会映入我们眼帘,有限的星星无法填满整个夜空。
有趣的是,最早猜对答案的竟不是科学家,而是作家爱伦坡。他在1848年的诗作中就写道:「……,我们只能假设那些看不见(星星)的背景距离如此遥远,以至于彼处的光线仍无法到达我们这里。」
原文http://history.pansci.asia/post/130923840925/科學史上的今天1011夜空為何那麼暗