宇宙為什麼是黑色的?你以為是正常,其實隱藏著一個殘酷事實

小時候,或許很多人都曾問過大人們一個問題:天空為什麼是藍色的?而大人們給出的答案通常也是千奇百怪的。

宇宙為什麼是黑色的?你以為是正常,其實隱藏著一個殘酷事實

事實上,藍色並不是天空本身固有的顏色,它只是陽光照射地球大氣層後,大氣散射了陽光所呈現出的顏色。

當太陽落山,夜幕籠罩大地,靜謐的星空悄然浮現在頭頂,一個新的問題又出現了:宇宙為什麼是黑色的呢?

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事實上,你肯定不是第一個問這個問題的人,因為古人對黑夜一直有著另類的好奇和恐懼,而這種複雜的感情在神話故事中體現得淋漓盡致。

在希臘神話中,有一位名為尼克斯的“司夜女神”,誕生於混沌的她擁有無窮神力,甚至都讓眾神之王宙斯感到戰慄。

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當然,這種恐懼並未讓人們停止對於黑夜的探索,反而更激發了人類好奇心和求知慾。

18世紀,天文學家愛德蒙·哈雷在研究自己的宇宙模型時發現,如果宇宙是均勻且無限的,那麼夜晚應該是明亮的才對,所以他認為宇宙的“黑”,一定是有原因的。

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遺憾的是,哈雷一直到去世都沒有找到問題答案,因為在當時的歐洲,人們普遍認為宇宙是靜止的、無限的。

1823年,德國天文學家海因裡希·奧伯斯總結並歸納了前人理論和猜想,正式提出了著名的“奧伯斯佯謬”,即宇宙若是靜態且無限的,那晚上就應該是跟白天一樣而不是黑暗的,因為宇宙中有無數發光的恆星,這些恆星發出的光芒總會達到地球被我們看到。

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或許很多人會認為這算哪門子的悖論?宇宙黑暗才是正常的啊,因為宇宙中雖然有極多的恆星,但在龐大的距離尺度下,這一個個發光恆星就如同漂浮在大海上的微弱燭火,怎麼可能會照亮全部呢?

更何況,宇宙中並不是空無一物,還有大片的宇宙塵埃分散四處,大部分可見光應該都被它們遮擋吸收了,即便沒有全部吸收也吸收了大半,這才導致出現了漆黑的夜空。

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事實真的是這樣嗎?

這種猜想可能聽著很有道理,但其實一點也不符合實際的觀測情況。按照熱力學第一定律,光在被物質吸收之後,又會以能量的方式被釋放出來,不存在絕對意義上的吸收。

因此,如果本該照亮地球夜空的光真的被塵埃吸收了,那麼完全能夠透過儀器觀察到塵埃輻射出的能量。

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既然不是因為光線被阻擋,那為什麼夜空不是亮如白晝呢?“奧伯斯佯謬”該如何解釋呢?

在19和20世紀,針對“奧伯斯佯謬”的解釋主要基於兩大研究發現。

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第一個研究發現是宇宙的年齡是有限的,這使得光不能在有限的時間裡穿越無限的空間。

第二個研究發現是多普勒效應,即物體輻射的波長會因為觀測者和波源的相對運動產生變化。

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多普勒效應的發現,證明了遠方星球的光在不斷遠離我們,同時也打破了宇宙靜止不變的固有思想。

雖然這兩個發現能夠完美解釋“奧伯斯佯謬”,但也因此出現了一些讓人費解的問題:時間的起點在哪?天體又為什麼會不斷遠離地球呢?

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20世紀20年代,天文學家愛德文·哈勃在觀察研究幾十個河外星系後得到一個結論:距離銀河系越遠的星系,遠離銀河系的速度越快,這也就是著名的“哈勃定律”。

“哈勃定律”的發現印證了天體物理學家喬治·勒梅特提出的“大爆炸理論”,也就是宇宙誕生於一個“點”,空間和時間全部起源於那一刻。

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到這裡,“奧伯斯佯謬”的解釋就相對完善了:

大爆炸發生後,恆星散發出的光一直在有限的時間內向近乎無限空間中傳播,導致到達地球的光的波長越來越長、頻率越來越低,所以我們看到的夜空才是漆黑的一片。

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需要注意的是,光仍然還在,人類看不見主要是因為它們紅移成了人類肉眼無法直接觀測到的不可見光,如果用特殊的儀器觀察夜空,就會發現夜空仍然一片“光亮”。

此外,宇宙的不斷膨脹也是夜空漆黑的主要原因。比如有一個能夠無限膨脹的氣球,氣球的表面有兩隻相距一米的螞蟻,它們都以每秒1釐米的速度相互靠近,理論上來說二者50秒左右就能相遇。

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但此時有人開始瘋狂的吹這個氣球,由於氣球表面變大,兩隻螞蟻間的相對距離也在不斷變大,直到氣球膨脹的速度遠遠大於它們彼此靠近的速度,它們將永遠不能相遇。

同樣的道理,宇宙空間跟氣球一樣在不斷膨脹,並且膨脹速度超過了光速,一些恆星已經退行到距離地球極遠的距離,以至於它們散發出的光根本跑不過膨脹的空間,所以也就不會到達地球被我們的眼睛看到。

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值得一提的是,宇宙在不斷膨脹可能是對於人類來說最絕望的事實,因為這意味著會有越來越多的星系退到人類永遠也不可能觀測到的區域,從而變相縮小了人類的活動和觀測範圍,這對於一個擁有無限發展前景和無限可能的文明來說是難以接受的。

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