夜空為啥是黑的? 你以為的“正常”, 卻隱藏一個“絕望”的事實

“我們生活在一座名為無知的小島上，被黑色的海水所包圍，而我們本就不該揚帆遠航”——H·P·洛夫克拉夫特

從古至今，每一位踏實本分的善男信女都遵守著一套嚴格規律的作息準則，他們日出而作，日落而息，這個習慣能得以保留到今天的現代社會中，背後的原因也很簡單：晚上太黑了，過於黑暗的環境，不利於工作。

工作閒暇的夜晚，或許古時的人們也會在夜空下思考人生與哲學，思考天上的星星、思考廣袤無垠的宇宙裡都有些什麼，夜空又為何是一片漆黑。

在最開始時，人們總是將頭頂的浩瀚星宇以及當中的種種當做更高階文明或是神明的造物，而大約在公元前130年時，被稱為“天文學之父”的古希臘著名天文學家喜帕恰斯（Hipparcas）制定了

恆星

表，又首次發現了M44星團。

在他之後，很多人們也將自己對自然現象的科研精神從神靈崇拜中抽離出來，開始用更理智的思維研究天空和宇宙，進行著對未知的探索。直到20世紀的中後期，他們將人類送上了太空。

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他們看到阿姆斯特朗站在月球表面，背後就是廣袤的太空，看著心心念唸的宇宙景象，很多人們仍在迷惑，而有些人則顯得十分失望，他們迷惑或失望的原因同樣是因為照片背景上幽邃的黑色。

人們將對漆黑夜空的好奇心轉移到了宇宙中，才發現宇宙看上去也是一片黑暗。這使得人們想要探索其背後的原因。

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所以夜空為什麼是黑的？‍

看過美劇《生活大爆炸》的朋友可能會對身為主角的幾位宅男科學家有著深刻的印象。

在劇集中他們的日常對話裡充斥著各種各樣的專業名詞，其中一個名為“

暗物質

”（Dark matter）的天文學名詞反覆出現，這或許就是解釋夜空，或者說宇宙為何一片漆黑的關鍵所在。

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暗物質與

暗能量

宇宙很大，非常大，根據2003年的國際天文聯合會公佈的資訊，宇宙中光是可觀測到的恆星就有近700萬億億顆，更不要提人類尚未接觸和觀測範圍之外的空間了。

而除去這些星系和恆星之外的區域被稱為“真空區域”，這裡沒有恆星和星雲，卻有著名為“暗能量”的神秘排斥力，因此暗能量也被稱為真空能，具有密度恆定不變的特點。

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天體物理學家們一致認為由於暗能量的強大排斥力加速了宇宙膨脹。而我們今日討論的主角——暗物質則正相反，其施加的強大吸引力可以束縛宇宙中的各種物質，甚至擁有可以牽引星系的巨大引力，但暗物質本身並不具有發射、吸收或反射光線的特性。

而2003年美國匹茲堡大學斯克蘭頓（Scranton）博士所帶領的多國科學家團隊也成功發現了暗能量存在的證據。

從宇宙微波背景輻射各向異性觀測以及宇宙學模型來看，宇宙是由約23％的暗物質、73％的暗能量以及4％的普通物質構成，而因為暗能量看不見摸不著，看似與真空無異、暗物質又不具有發射與反射光線的特性，所以宇宙看上去總是漆黑一片。

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與暗物質不反射的特性正相反的恰恰是與我們的生活息息相關的地球，由於大氣層中有著無數的灰塵、氣體和水分等微量元素，可以像稜鏡般反射陽光，在反射的同時將陽光發散成不同的色彩，並變成可以被人眼看見的光線。正因如此，日出時與黃昏日落時的色彩在我們看來總是不同的。

而月球雖然與地球一同自轉，但沒有紫外線與其中微量元素的協助，月球的景象也總是如同宇宙和地球的夜空一樣漆黑一片，而月球上的陽光自然也是人眼不可見的。

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研究歷史

暗物質的假說具有相當悠久的歷史，最早可以追溯到1884年開爾文勳爵提出的“恆星暗體”理論，他認為宇宙中的大部分恆星都是“暗體”，並使用觀察恆星速度色散的方式估算了暗體的數量。

而正式提出“暗物質”概念的則是由荷蘭天文學家雅各布斯·卡普坦（Jacobus Kaptenyn），他透過

星體

運動間接推斷出星體周圍可能存在的不可見物質，並利用恆星速度來提出了暗物質的存在。

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之後的幾十年間，世界各地的天文物理學家都曾對暗物質進行了不同程度的研究，他們總結了不同的觀察證據，透過星系螺旋曲線、速度彌散、星系團和宇宙微波背景等方面證實了暗物質的存在。

無法傳達的光

有些朋友或許會有一些疑問，雖然宇宙絕大部分都由不發光也不會反射光線的暗物質與暗能量組成，但不是還有4％的其他物質嗎？

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這看似小小的4％包括了之前提到的人類目前已知的近700萬億億顆恆星，它們很多都會發光啊，光在真空中應該是沒有損耗的啊，為什麼地球的夜空仍然一片漆黑呢？

誠然，這麼多會發光的星體，其中不乏亮度超越太陽的“強者”，發出的光如果成功到達地球的話，地球的黑夜也就不復存在了。但這裡我們要聊一個上文提到過的概念，那便是“可觀測宇宙”。

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可觀測宇宙與氣體雲‍

宇宙的廣袤程度我們在上文也有一個大體的提及，而如此廣闊的範圍很顯然並不是我們可以完全觀測到的。

因此，宇宙中部分過於遙遠的區域內可能會有為數不少的、亮度超過太陽的星體，但由於距離地球太過遙遠，他們發出的光線並沒有足夠的時間到達地球，更何況地球與那些行星之間還有著氣體雲的重重阻隔。

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這些氣體雲大部分由分子及中性原子組成，具有相當高的密度與溫度，而當氣體雲發生塌縮時，自身的密度會劇烈增加，而塌縮時部分能量也會轉化為熱能，從而大大提升氣體雲的溫度，使那些遙遠星體發出的光更難到達無數光年外的地球。

因此，從距離的角度而言，那些星體的光很難到達地球。

舉例而言，

2017年3月24日，在南美洲安第斯山脈高原沙漠中的射電望遠鏡陣列記錄下來一次閃光，來自距離太陽最近的恆星——比鄰星，這顆恆星距離太陽4。3光年，在大約10秒內，比鄰星的亮度上升了1000倍，天文學家後來認定這是一次耀斑爆發。

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而比鄰星距離地球的距離也不過是4光年，而此次的耀斑爆發的小小一次閃光卻是地球上第一次人類可以透過肉眼看到的光線。

距離相對較近的比鄰星尚且如此，無數個光年外的星體將光線傳至地球更是不太現實的事情。

正是由於恆星的光源被遮擋，人類才不能直接用望遠鏡看到銀河系的一切，所以人類觀測恆星的常見方法是觀測天體的執行軌跡來推斷天體大小以及公轉週期。

奧伯特佯謬‍

當然，持相反意見的人還是有的，德國天文學家奧伯斯便是一位。他在於1823年提出的觀點中認為若宇宙是無限大且處於穩恆態的話，則晚上應是光亮的而不是一片黑暗，因為這樣可以使全部發光體的亮度不會受到任何影響。

他的觀點被後人稱作“奧伯特佯謬”，這名字聽上去就並不是很正確，上文我們也提到過相關的理論。但他的理論和漆黑的夜空卻在無意中證實了另一個觀點——宇宙並不是穩恆態的。

這一觀點也成為了研究宇宙膨脹以及宇宙起源的重要論證。

令人“絕望”的事實‍

在1929年，美國天文學家埃德溫·哈勃（Edwin Powll Hubble）發現了大多數星系存在紅移現象，由此提出了著名的哈勃定律（即遙遠星系的退行速度與它們和地球的距離成正比），這也成為了宇宙膨脹學說的基礎。

可能很多朋友會對宇宙膨脹學說感到一頭霧水，我們不妨來打個形象的比方：假設宇宙是一個表面塗滿糖漿的氣球，各個星系星體等物質就像氣球上面的小飛蟲，他們只能沿著表面移動而無法進入到氣球的內部，而如果氣球表面不斷膨脹，這些小飛蟲之間的距離自然也會越來越遠。這些小飛蟲越來越遠的現象就是星體的“退行”。

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而這便又不得不提到我們宇宙73％的構成部分——暗能量了，我們在上文中也提到過暗能量強大的排斥力會加速宇宙膨脹的速度。

從粒子到原子，再到恆星、星雲乃至星系，物質密度越來越大，而與此同時，引力作用也越來越強，這抗衡了身為排斥力的暗能量，使宇宙膨脹速度降低了；

但當物質密度下降後，引力作用逐漸變弱，而暗能量因其密度恆定的特性，並不會因為空間變化變得稀薄，由此加速了宇宙膨脹。

而在過去數年中，透過天體物理學家們對可觀測宇宙的大尺度結構、宇宙年齡和超新星的研究也證實了宇宙膨脹加速的真實性。

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假設暗能量不變，宇宙繼續加速膨脹，那麼在未來，可測量範圍以外的天體將永遠無法進入我們可觀測的範圍；

而因為膨脹的緣故，越來越多可觀測的星系可能會因紅移值的增高而消失在我們的視線中。或許屆時每個人（尤其是天體物理學家）都要接受這樣令人感到有些“絕望”和挫敗的事實——人類可觀測的宇宙範圍被永遠地限制住了。

從宇宙膨脹加速的理論倒退一遍，便不難發現另一個可怕的真相。

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爆炸起源說與未來命運‍

從宇宙膨脹理論逆推，我們可以發現宇宙早期的狀態相比現在越來越緊密，直到變成一個最初始的狀態——一個密度與溫度極高的原子核。

在有限的時間之前，透過宇宙排斥力的作用，這個核心炸開了，宇宙的尺度急劇猛增，進行了指數式的膨脹，而每個短暫的時間週期中宇宙的尺度都會增大一倍乃至數倍，光速增長的宇宙在之後又經過了漫長歲月的膨脹，達到了今天的狀態。

這便是當今科學研究下支援最廣泛、觀測最精確的宇宙源起與演化模型——大爆炸學說。而上文中提到的哈勃觀測到的星系紅移現象正是驗證這一模型正確性的絕佳證據。

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而如今宇宙膨脹速度又加快了，關於宇宙未來命運發展的觀點也被分成了幾派。

亞歷山大·弗裡德曼結合了愛因斯坦的相對論，他認為宇宙會先“穹型”結構，在短暫的停止膨脹後，宇宙會開始收縮直至一點，變成“封閉式”的模型。

還有的觀點認為宇宙模型最後會成為收縮到邊緣處便會停止的“平直式”。當然，也有不少人和弗裡德曼的觀點恰恰相反……

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結尾‍

在很久很久以前，人類曾以為自己是宇宙的中心，但隨著對宇宙深入的研究，這份傲慢也逐漸在現實面前土崩瓦解。

地球也並不是宇宙的中心，太陽也不是，那些數億光年外的星體發出的光芒並不能傳達給我們。

因為距離遙遠以及暗物質，我們的夜空就如同充滿謎團的宇宙一樣，是一片幽邃的漆黑；這背後隱藏著宇宙膨脹加速的真相，未來可觀測星體的降低以及人類自身的渺小或許也會使我們感到無力和絕望。

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我們不知道能否獲得天文物理學領域的突破、不知道怎樣去觀測到更遠的星系來揭開一個個謎團、甚至不知道如何提升自身的認知去理解宇宙與自身。但唯一可以確定的是我們永遠不會停下對未知領域的探索。