在浩瀚的宇宙中,地球以其独特的自转方式带来了昼夜交替的奇妙景象。每当太阳西下,夜幕降临,我们抬头仰望,便会发现原本蔚蓝的天空逐渐变成了深邃的黑色。
关于夜空为什么是黑色的?乍一看会显得这个问题问得没有水平,实际上,这一自然现象背后隐藏着诸多科学奥秘,并曾经困扰天文学界许多年,直到1929年埃德温·哈勃的一项重大发现才解释了问题。
19世纪初以及之前,当时普遍接受的是宇宙无限、均匀和静态的观念,1823年,德国天文学家海因里希·威廉·奥伯斯提出了一个看似合理的假设:如果宇宙是无限、均匀和静态的,并且充满了无数均匀分布的发光恒星,那么站在地球上向任意方向看,夜空都会被恒星填满,无论我们朝哪个方向看,视线最终都会碰到一颗恒星,考虑到所有星光在宇宙中任意一点的光照总和,以及近距离恒星对后面星光的遮掩效应,整个天空理论上应该像太阳一样明亮,而非我们实际观测到的黑暗。
当时提出来这个看法时引起了天文学界的讨论,也被称之为奥伯斯悖论,亦称夜黑佯谬、光度佯谬。就是这样的一个简单的问题,却挑战了当时科学家对宇宙的基本认知。
自奥伯斯悖论提出以来,科学家们尝试从多个角度进行解释:
一、有人提出,宇宙中的星际尘埃吸收了大部分星光,导致夜空黑暗,然而刚一提出就遭到了反对,因为被吸收的光线最终会被加热并重新辐射出来。
二、认为宇宙是有限的,恒星也是有限的,所以无法保持夜空明亮,但这一看法与当时科学界的普遍认知冲突。
直到1929年,埃德温·哈勃的一项重大发现震撼了科学界,他观测到宇宙并非静止,而是所有的星系正在快速远离我们,宇宙正在不断膨胀,这导致来自遥远恒星的光线发生红移,随着距离的增加,光线的红移现象越来越明显,最终变得难以观测。
宇宙有一个有限的起源时间(约138亿年前的大爆炸),但是由于宇宙的超光速膨胀,如今宇宙早已膨胀到光线都无法在整个宇宙的历史时间传播到地球,宇宙的年龄限制了光线能传播的距离。所以,我们能够看到的夜空只是宇宙的一小部分。
所以,我们无法看到明亮的夜空,这虽然是一个看似简单的问题,但它对宇宙学的发展产生了深远影响。