很多時候,我們總是會受到日常生活經驗的束縛。比如說,太陽升起,就意味著白天。太陽落下,就意味著黑夜。沒有了太陽的夜空肯定是黑的。
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很少人去問為什么,為什么沒有了太陽,夜空就一定是黑的呢?如果你這樣問,估計肯定會遭受別人的嘲諷,甚至會認為你是瘋子,只有瘋子才會問這樣“無聊”的問題。
但如果瘋子就是這樣的話,那么幾乎所有的科學家都是瘋子!因為他們常常會問一些看似無厘頭的問題。
回到問題中來。不知道你想過沒有,如果我們的宇宙無限大,意味著宇宙中一定擁有無數顆恒星,宇宙太空一定充滿無數條光線,這么多的光線一定能照亮太空中的每個點。這意味著不管任何時候,天空都應該是明亮的,哪怕太陽不在也是如此。
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但事實并非如此,這個看似矛盾的問題困擾了科學家很長時間。
你可能會說,地球的大氣層和塵埃分子阻擋了很多光線的到來。但不管如何阻擋,無限的光線總是會照亮地球的夜空,讓其變得像白天一樣明亮。
這是不是意味著我們的宇宙不是無限的,而是有限的呢?
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對于這個問題,目前科學界并沒有最終結論。但有一點是肯定的,人類能觀測到的宇宙肯定是有限的,根本不會存在無限大的可觀測宇宙。
其實這就是奧爾伯斯悖論的核心思想。如果我們的可觀測宇宙是無限大的,無論你朝哪個方向觀看,最終都會看到無限多的光。
而奧爾伯斯早在19世紀就注意到了這點,認為可觀測宇宙不是無限大的,但它很難具體來證明這個結論,還牽扯到很多其他天文學問題。
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不過如果我們的宇宙是有限大的,很多問題就可以迎刃而解,這也是為什么更多的科學家愿意相信有限大的宇宙,而不是無限的宇宙。
如果宇宙是有限的,光線在傳播的過程中會撞擊到星際塵埃,從而能量越來越低。但是如果宇宙是無限大的,即便光線被塵埃吸收了,但所有塵埃都會吸收無限多的光,最終也會輻射出同樣能量的光。
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宇宙并不是無限大的,也不會永恒存在,所以我們能夠測量和觀察到的恒星數量是有限的,能夠到達地球的光和熱也是有限的,天空中不可能存在無限多的光,夜空當然不可能像白天一樣明亮。
但還有一個問題。宇宙大爆炸表明,宇宙誕生初期充滿了各種稠密的高溫輻射,這些輻射應該被我們檢測到,它們到底在哪里呢?
事實上,科學家們早就計算出了宇宙中的光子數量,在浩瀚的太空里,每立方厘米的光子數量大約為411個。科學家們是如何檢測出來的我們并不清楚,但也不需要了解那么明白,因為即便是普通的吃瓜群眾,也可以隨時檢測到宇宙大爆炸初期殘留下來的輻射。
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不過我們需要一臺老式的黑白電視,如今已經很難找到這樣的電視了。不過很多人小時候都有這樣的經歷,打開黑白電視,信號不好的時候,電視畫面會呈現“雪花狀”,實際上這就是宇宙大爆炸初期一直殘留到至今的輻射造成的,當然并不是全部由大爆炸殘余的輻射造成的,畢竟殘留的輻射能量到了今天已經非常微弱了,這些輻射只造成了大約百分子一的影響而已。
為什么我們眼睛看不到這種輻射呢?因為這些輻射基本上都是微波,也就是上世紀60年代科學家拍攝到的宇宙微波背景輻射。
我們都知道,宇宙大爆炸開始一直在超光速膨脹,最開始宇宙輻射的能量很強,波長很短。但在宇宙不斷膨脹過程中,波長很短能量很高的波早就被拉伸到長波了,這類波通常是微波,人類的眼睛根本看不到,也感受不到微波的存在。
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所以說,夜空為什么是黑的?看似很簡單的問題卻隱藏了兩個深刻的奧秘。一,我們的宇宙是有限的,所以地球接收到的光線輻射能量也是有限的。二,由于宇宙一直在膨脹,光線在穿越宇宙飛向地球的過程中,一直被拉伸,最終被拉伸成波長很長的微波,而我們的眼睛看不到微波,只能看到可見光。
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假設我們的眼睛很“無敵”,能夠看到天空中的微波,那么我們就會看到完全不同的景象。夜空將不會再是黑的了,任何時候都會非常明亮,閃爍著光芒。
看來,人類眼睛的巨大局限性也是導致“夜空是黑的”原因之一,我們只能看到可見光,而可見光是電磁波譜中非常狹窄的一小部分!
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