深度長文：為什么夜晚的天空還是黑的？因為沒有太陽？別鬧！

看似一個無厘頭的問題，實則不然，暗藏著非常深刻的宇宙奧秘。

因為夜晚沒有太陽？那只是表面，如果你深入思考問題本身，就會有很多不一樣的發(fā)現(xiàn)。

其實，德國天文學(xué)家奧爾伯斯悖早在200年前的1823年就思考過這樣的問題，他提出了一個著名的悖論，也就是奧爾伯斯悖論，大概意思是：如果我們的宇宙是靜態(tài)的，均勻的，同時也是無限的，宇宙中擁有無限多顆恒星，意味著在地球上無論朝哪個方向看，夜空都會被無限多個恒星填滿，如此一來夜空就不應(yīng)該是黑的，而應(yīng)該向白天一樣明亮，嚴(yán)格來講就像恒星表面一樣明亮。

但事實并非如此，我們觀察到的夜晚是黑的，理論與事實不符，這就是奧爾伯斯悖論，或者“奧爾伯斯佯謬”。

很多人都觀看過夜空，基本上都是這樣的：夜空看起來漫天繁星，但總體來看夜空還是黑暗的，每顆星星之間有大片的黑暗空間。

為什么會這樣？奧爾伯斯提出了自己的觀點：宇宙的這三種假設(shè)的狀態(tài)，至少有一個是錯誤的：靜態(tài)，均勻和無限。

而之后的宇宙大爆炸理論模型，利用光線的紅移現(xiàn)象就能解釋奧爾伯斯悖論，大爆炸理論認(rèn)為由于宇宙加速膨脹，導(dǎo)致遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的光會出現(xiàn)明顯的紅移現(xiàn)象，遙遠(yuǎn)的恒星和星系發(fā)出的光即便能到達(dá)地球，那些光線早就發(fā)生了明顯的紅移，最終波長被越來越長，成為我們很難察覺到的微波了，自然就不能照亮夜空了。更不要說由于宇宙的膨脹速度超過光速，很大一部分光線根本到達(dá)不了地球，所以地球能接收到的恒星光線數(shù)量并不是無限的，而是有限的。

當(dāng)然，宇宙大爆炸理論本質(zhì)來講也只是一個假說，那么對于奧爾伯斯悖論，有沒有其他解釋呢？

其實奧爾伯斯悖論，挑戰(zhàn)的是穩(wěn)恒態(tài)宇宙。長期以來，人們認(rèn)為宇宙的確是穩(wěn)恒態(tài)的，沒有開始也沒有結(jié)束，就是這么存在著，同時還認(rèn)為宇宙是無限的。

到了近現(xiàn)代，雖然人們發(fā)現(xiàn)宇宙有可能在膨脹，但人們?nèi)耘f堅信宇宙的膨脹并不會改變外觀，宇宙中的物質(zhì)在大尺度上還是相對均勻的，也就是說，多數(shù)人仍舊堅信宇宙穩(wěn)恒態(tài)這種觀點。

那么，宇宙到底是有限的還是無限的？

有限的宇宙很容易解釋奧爾伯斯悖論，畢竟有限的宇宙圍著恒星的數(shù)量也是有限的，而有限的恒星自然無法填滿無限的夜空，地球的夜空當(dāng)然就是黑的。

但這里有一個問題，人類肉眼看到的星空果真是宇宙的真實全部嗎？很明顯答案是否定的。不管你的視力有多好，也不管在一個環(huán)境多么好的夜晚仰望星空，人類肉眼能看到的恒星都是在銀河系里，而且是銀河系非常小的一部分。

天文學(xué)家們表示，人類肉眼能看到的恒星總數(shù)量不超過一萬顆，這一萬顆還是在世界各地看到的恒星數(shù)量總和，而在某一地區(qū)的任一時刻，用肉眼能看到的恒星數(shù)量不超過2500顆。

為什么會這樣？距離是一方面，更主要的原因是地球上的大氣層阻擋了大多數(shù)恒星發(fā)出的光線。即便地球不是在銀河系郊區(qū)，而是在銀河系中心密密麻麻的恒星群當(dāng)中，看到的夜空也不會被恒星填滿，更不要說地球距離銀河系中心達(dá)到2.6萬光年了。

除了地球上的大氣層，銀河系中也存在大量塵埃分子和星際云，這些都大大阻擋了光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的視線，而利用強大的射電望遠(yuǎn)鏡，就能看到更多。隨著人類科技不斷發(fā)展，科學(xué)家們利用最先進(jìn)的X射線或者紅外線望遠(yuǎn)鏡掃描天空，可以幫助我們揭開更多宇宙奧秘。再想想200年前的奧爾伯斯時代，只能使用口徑只有十厘米左右的單筒望遠(yuǎn)鏡，對于奧爾伯斯時代的人們來講，我們?nèi)缃竦目萍际遣豢上胂蟮摹?/p>

所以，即便宇宙是無限的，人們能看到的宇宙并不是無限的，接收到的光線數(shù)量自然也不是無限的。

第二個問題，宇宙是不是均勻的？

從目前天文學(xué)家們的觀測結(jié)果來看，在大尺度上，我們的宇宙的確是均勻的，宇宙具有各向同性，什么意思呢？通俗來講就是，無論朝著宇宙的哪個方向看，看到的基本都差不多。

這種觀點其實也符合宇宙穩(wěn)恒態(tài)觀點。哈勃望遠(yuǎn)鏡就曾經(jīng)拍攝過多張宇宙深空圖，拍攝到的基本都差不多。

而大爆炸理論也認(rèn)為在可觀測宇宙內(nèi)，宇宙物質(zhì)的分布是均勻的，盡管宇宙從誕生開始就一直在不斷膨脹，膨脹速度遠(yuǎn)超光速，可觀測宇宙直徑達(dá)到了930億光年，但宇宙在大尺度上來看是均勻的。

第三個問題，宇宙是靜態(tài)還是動態(tài)的？

如果說穩(wěn)恒態(tài)宇宙觀點中的“無限和均勻”還可以解釋，可以被接受的話，那么“靜態(tài)宇宙”就是穩(wěn)恒態(tài)觀點的致命弱點。穩(wěn)恒態(tài)宇宙觀點認(rèn)為宇宙是靜態(tài)的，一成不變的，從過去到現(xiàn)在都是如此。

但是隨著上世紀(jì)20年代，著名科學(xué)家哈勃發(fā)現(xiàn)了遙遠(yuǎn)星系的紅移現(xiàn)象之后，人們對宇宙的穩(wěn)恒態(tài)提出了質(zhì)疑。具體是怎么回事呢？其實也是哈勃的一個偶然發(fā)現(xiàn)。

20世紀(jì)20年代，哈勃利用天文望遠(yuǎn)鏡觀察遙遠(yuǎn)星系的運動時，偶然發(fā)現(xiàn)星系發(fā)出的光發(fā)生了紅移現(xiàn)象，而且距離越遠(yuǎn)的星系，紅移現(xiàn)象越明顯。

什么是紅移現(xiàn)象？

其實紅移現(xiàn)象并不是什么高深的東西，也是多普勒頻移的一種表現(xiàn)。說白了就是，當(dāng)天體遠(yuǎn)離地球時，天體發(fā)生的光的波長就會被拉伸，波長變長，就會發(fā)生紅移。反之，當(dāng)天體靠近地球時，波長就會被壓縮，波長變短，就會發(fā)生藍(lán)移。

不僅僅是光，聲音也具有這種特性，其實這種特性在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常出現(xiàn)，只是我們早就習(xí)以為常，很難發(fā)現(xiàn)罷了。

下次有機會坐火車，你可以留意一下。當(dāng)火車即將駛?cè)胝九_，通常都會鳴笛，這時候鳴笛聲都會很尖銳，這是因為火車不斷靠近你，聲波就被壓縮，波長變短，聲音就會很減弱。而當(dāng)火車駛離站臺，火車不斷遠(yuǎn)離你時，再鳴笛的話，聲音就會變得很低沉，這是因為火車駛離你，聲波被拉長，聽起來就很低沉。

話說回來，哈勃發(fā)現(xiàn)了遙遠(yuǎn)星系的紅移現(xiàn)象，自然就會聯(lián)想到遙遠(yuǎn)的星系在不斷遠(yuǎn)離地球，而且他發(fā)現(xiàn)不止一個星系如此，幾乎所有的遙遠(yuǎn)星系都是如此，都在加速遠(yuǎn)離地球。

很明顯，這說明宇宙并不是靜態(tài)的，而是動態(tài)的，更準(zhǔn)確來講，宇宙一直在膨脹，而且是加速膨脹。哈勃的發(fā)現(xiàn)也是宇宙大爆炸理論的一個有力證據(jù)。

當(dāng)時的物理學(xué)界大佬愛因斯坦并不認(rèn)哈勃的發(fā)現(xiàn)，而當(dāng)哈勃邀請愛因斯坦，讓他親自看一眼自己的發(fā)現(xiàn)的，愛因斯坦也頓時感嘆原來自己堅持多年的宇宙穩(wěn)恒態(tài)是錯誤的，同時也承認(rèn)在引力場方程中加入的“宇宙常數(shù)”是他一生中“最大的錯誤”，因為他加入的宇宙常數(shù)就是為了保證宇宙的穩(wěn)恒態(tài)。

總結(jié)

不管宇宙大爆炸理論是否正確，但不可否認(rèn)的事實是，我們的宇宙的確一直在膨脹，而且膨脹的速度越來越快，這個結(jié)論是通過大量觀察總結(jié)出來的，并不是假設(shè)，也不是想象出來的，是有科學(xué)依據(jù)的。

宇宙不僅在膨脹，而且膨脹速度越來越快，距離地球越遠(yuǎn)的星系，遠(yuǎn)離地球的速度也會越快，膨脹速度甚至?xí)h(yuǎn)遠(yuǎn)超過光速。

這就意味著，不管宇宙是有限還是無限的，能夠到達(dá)地球的恒星的光線始終是有限的。即便是恒星和星系的光線能到達(dá)地球，大部分光線也會因為紅移現(xiàn)象而衰減成不可見光，只能以紅外線甚至是微波的形式存在，這些光是不能被我們的肉眼看到的。

上世紀(jì)60年代的四大天文學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，宇宙微波背景輻射，就是強有力的證據(jù)，也是宇宙大爆炸理論的關(guān)鍵證據(jù)。讓我們明白，地球的夜空中雖然充滿了各種電磁波，但可見光卻很少，所以我們只能看到褐色的夜空。

同時，宇宙太空并不像我們想象的那樣空曠和透明，地球上空的大氣層很濃厚，阻擋了大部分恒星發(fā)出的光線。但其實，更遙遠(yuǎn)的深空，比如說銀河系的空曠區(qū)域，也有很多星際云和塵埃，宇宙中并不存在絕對的真空。

而且距離地球越遠(yuǎn)的天體，到達(dá)地球的光就會越少，這又會使得我們利用天文望遠(yuǎn)鏡接收到的可見光數(shù)量變得更少，自然也會看到黑色的夜空。

再者，宇宙中有太多大質(zhì)量的天體，由于質(zhì)量很大，引力也會巨大，甚至能吸收，阻擋，彎曲光線，某種程度上也讓到達(dá)地球的恒星光線變少了。

最后，不得不提到幾乎不為我們所知的暗物質(zhì)和暗能量，兩者占據(jù)了整個宇宙的95%，而我們每天看到的可見物質(zhì)，也就是恒星物質(zhì)，只占了可憐的5%而已。科學(xué)家們并不知道暗物質(zhì)和暗能量是否對電磁波有什么影響，或許暗物質(zhì)和暗能量也過濾掉了很多恒星發(fā)出的光線，關(guān)于這一點還有待深入研究。

200年前，奧爾伯斯提出了當(dāng)時人們無法理解的奧爾伯斯悖論，當(dāng)時的人們對宇宙的認(rèn)知和探測水平還非常有限。而如今，我們對宇宙太空有了更深刻的認(rèn)知，提出了更加合理的詮釋。

我們知道了宇宙并不穩(wěn)恒態(tài)的，而是一直在膨脹。同時也知道了在大尺度上宇宙是均勻的。雖然我們還不清楚宇宙到底是有限還是無限的，但科學(xué)家一直在努力尋找問題的真相。

最后我想說的是，不要被日常生活中那些常見的現(xiàn)象所束縛，不要認(rèn)為常見的現(xiàn)象就是理所當(dāng)然是那樣，多問幾個為什么。

可以想象一下這個場景，你走到大街上隨便問一個人“夜晚的天空為什么是黑的？”，別人肯定以為你要么是吃飽了撐的，要么是瘋了，說些胡言亂語，然后給你一個蔑視的眼神：你瘋了吧？夜晚的天空不是黑的，難道還是亮的？

但科學(xué)家正是憑借這種看似“瘋狂”的質(zhì)疑，才一步步洞察宇宙的真相。大自然的很多奧秘并不是隱藏在我們看不見的角落里，而恰恰就在你我身邊，就看你有沒有善于發(fā)現(xiàn)的眼睛，善于打破傳統(tǒng)思維模式的大腦了！

所以，永葆好奇心！