夜晚为什么是黑的?这看似正常的现象,却暗藏着难以解答的谜题

科学信仰 2024-07-23 15:27:36

夜晚为什么是黑的?

这个问题看起来很是简单,当然是因为地球的自转,然而这个回答其实没有办法从根本上解答这个问题。的确,因为地球的自转,地球上被太阳照亮的区域会呈现周期性变化,可宇宙中能够发光发亮的天体并不只有太阳,比如夜晚我们看到的每一颗星星都是一颗能够发光发亮的恒星。夜晚星星发出的光如此微弱,也能点亮地球吗?一颗星星发出的光确实非常微弱,但只要数量够多,一样可以让夜晚亮如白昼,而宇宙中星星的数量也确实足够多。

天文学家预计,在可观测宇宙的范围之内,就有多达2万亿个星系,而我们所在的银河系之中就有多达1000亿颗到4000亿颗的恒星,如此众多的恒星,想要点亮地球,简直是易如反掌。

然而实际情况是,地球的夜晚依旧一片漆黑,而在夜空之中,我们也看不到数量如此庞大的恒星,这又是为什么呢?早在18世纪,天文学家奥伯斯就发现并开始思考这个问题,他认为地球的夜晚应该是光亮的,而不是黑暗的,这个大胆的假设就被称为“奥伯斯佯谬”。

奥伯斯佯谬假设宇宙是稳定且无限大的,时间是平直的,各种发光体在其中均匀分布,在这样的情况下,地球不管是背阳面还是向阳面,都应该是无限亮的。

为什么现实情况与理论有着如此巨大的差异呢?很多科学家都思考过这个问题,一个最简单的解释就是恒星的光线被宇宙中的尘埃所阻挡,以至于很多恒星的光亮无法传递到地球之上。这种解释诞生于18世纪,所以存在着很明显的问题。首先,宇宙是十分空旷的,无限接近于真空,天体之间的距离是非常遥远的。

的确会有一些尘埃和天体将恒星的光芒阻挡,但如果说绝大部分恒星的光芒都被阻挡和吸收,显然太过牵强。

其次,这种解释不符合热力学第一定律,也就是能量守恒。能量不会凭空产生,更不会凭空消失,它只能在不同物体之间、不同形式之间进行转换,如果恒星的光热被其它物质所吸收,这些物质也会产生同等的热量并散发辐射,也就是说宇宙间的总体光热是不会发生变化的,地球应该被照亮,宇宙也不应是冰冷的。

相比之下,用红移现象来解释似乎更为合理。

宇宙产生于138亿年前的一次大爆炸,一瞬之间,时间、空间、物质喷涌而出,而后整个宇宙便开始了持续膨胀。因为宇宙空间在膨胀,所以宇宙中的所有天体都在相互远离,这就导致了光从一个星体向另一个星体传播的过程中,波长会被不断拉长,这种现象就被称之为红移。相反,如果两个星体在靠近,波长就会变短,这种现象就被称之为蓝移。宇宙膨胀是空间本身的膨胀,是均衡的,所以相距越远的天体,相互远离的速度就越快,红移现象也就越明显。

对于那些与地球距离太过遥远的天体来说,它们发出的光的波长已经被拉得很长,甚至达到了微波波长,它们已经成为了宇宙背景辐射的一部分,自然也就没有办法抵达地球。

当然,尽管宇宙膨胀和红移现象都是确实存在的,但这种解释也只是一种猜想,并不能完美解释奥伯斯佯谬,这也让我们意识到了自身的局限性,意识到了我们对于宇宙的认知还十分有限。毕竟对于浩瀚的宇宙而言,光速都是很慢的,何况人类连百分之一光速都尚未实现。

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