Question

宇宙中那么多恒星，为什么没有太阳的照射天空就黑了？

Answer 1

在满是星星的夜空下，如果有人问你，夜空为什么是黑色的？你可能会脱口而出，是因为太阳落山了，夜半球的人不再受到阳光的普照。这好像是每个人都知道的答案。

那么，如果他继续追问，既然夜空繁星满天，这其中不乏比太阳更大、更亮的恒星，为什么却照不亮头顶这片天？你该如何回答。这个问题看似简单，却是天文学中一个著名的问题，“奥伯斯佯谬“。

1923年，德国天文学家奥伯斯首次提出，对于一个静态、均匀、时间和空间均无限的宇宙模型而言，黑夜应当和白天一样亮，但是现实的夜晚却是黑的。这种理论与现实的矛盾也被称为了 “奥伯斯佯谬”。

当然，奥伯斯并不是这一问题的首个发现者，类似的想法开普勒在17世纪就曾提出过，哈雷彗星的发现者爱德蒙·哈雷也曾思考过这个问题。

据计算，整个宇宙有将近1700多亿个星系，如果按照人们曾经所认为的宇宙模型那样，只要时间足够，恒星发出的光必然能够抵达地球。这样的话，即使在夜晚，天空也会和白天一样明亮。

然而，事实却并不是这样。天文学家曾尝试为“奥伯斯佯谬”提供多种解释。开普勒曾提出，宇宙中存在一堵黑暗的墙，遮住了一切远方的光。哈雷也曾发表 “越遥远的恒星光线越弱，而且会被更近的恒星遮挡，所以不会给夜空贡献什么光亮。“这样类似的看法。

瑞士天文学家夏西亚科斯认为，挡住遥远恒星的并不是一堵黑暗的墙，而是宇宙中存在大量能够吸收光线的星际间介质，如气体、尘埃和等离子体等。这个说法看似比之前的解释更要靠谱得多。

但是，它却仍然不能成立。根据热力学第一定律和辐射转移方程，那些尘埃和气体在吸收光之后，温度会越来越高，只要时间足够长，就会和恒星一样热，以至于自己发出光。

因此，如果按照宇宙是均匀无限的模型，“奥伯斯佯谬”就无法解释的通。因为均匀无线的宇宙也就意味着无限多的恒星，周围的物质也会被加热到和恒星一样，传递到地球的光线更是不会少。这也是第一次天文学家对于恒稳态的宇宙模型提出挑战。

现在对于这个问题给出的解释一般有以下几个原因：

宇宙并非无限大，并且处于不断膨胀中。根据大爆炸理论和目前所测得的哈勃常数，一般认为宇宙诞生于138亿年前的宇宙大爆炸，并且一直膨胀至今。

根据哈勃定律，越遥远的星系退行速度越快。因此天文学家推测，一些星系的退行速度甚至超过光速，因此它们所发出的光并不能到达地球。

另外，宇宙膨胀不仅对辐射光源会产生影响，也会对辐射本身产生影响，这就是我们说的宇宙微波红移。越遥远的光到达地球时，其波长比起发出时的波长增长得越多。当遥远恒星的光线到达地球时，其波长已经红移到肉眼看不见的红外区或微波区，不能再对夜晚的天空做贡献了。

还有就是星际介质的消光和红化。在有限的宇宙里，星际物质不会被加热到与辐射源相同的温度，因此在辐射穿过这些物质后，辐射强度就会衰减。倘若一束光在传播的途中经过数个星际介质，可能就会被完全吸收，不会被观测到。

除了消光作用之外，辐射经过星际介质还会产生红化效应。穿过介质的辐射，波长也会发生红移，这就使得没穿过一个介质，辐射的能量就会衰减，到达地球时已经所剩无几。

正是由于以上几种原因的共同作用，使得我们夜晚的天空永远不能被照亮。原来，夜晚一直是光明的，只是我们看不到，而人类在夜空下的 历史 或许就是它最好的见证。