为什么晚上的天空是黑的？很多人会回答：“因为没有太阳。”我们生活的地球之所以有白天和黑夜，正是因为它有阳光照射的时候，也有没有阳光照射的时候。然而，尽管宇宙中有无数的星星像太阳一样发出自己的光芒，但为什么地球没有被那些星星的光芒照亮，失去了白天和黑夜的区别呢？这个问题就是著名的奥伯斯悖论，几个世纪以来一直困扰着科学家。宇宙显得漆黑的原因之一是它是一个“真空”，没有任何东西填充。只有当光照射到我们的眼睛时，我们才能感受到它的亮度。如果光只通过我们的眼睛，我们就无法感知它。白天天空变得明亮，因为太阳光与大气中的气体分子和灰尘碰撞，向各个方向散射，最终到达我们的眼睛。在太空中，几乎没有大气层，光线不会散射，因此即使有阳光，除非光线到达我们的眼睛，否则周围环境也会显得黑暗。月亮几乎没有大气层，因此无论白天还是夜晚，天空都是黑暗的。我们之所以能看到光，是因为它是散射的，但仅凭上述原因并不能完全解释为什么宇宙是黑暗的。事实上，直到大约100年前，科学家们还普遍认为宇宙一定是明亮的。科学家推测宇宙无限大，数百万颗恒星均匀分布在整个宇宙中。如果宇宙中有无限多的星星，那么在我们的视线前面一定有一颗明亮闪亮的星星。也就是说，宇宙本应是一个星光璀璨的明亮世界，但现实中的夜空漆黑一片，亮度大约只有宇宙的1/10万亿分之一。里面布满了星星。奥尔伯斯本人解释了这种差异，他说：“太空中漂浮着一些不透明的物体，它们可以阻挡恒星发出的光。”然而，阻挡光线真的会改变宇宙的亮度吗？宇宙中存在着被称为“宇宙尘埃”的极其稀薄的气体和粒子，这些统称为“星际介质”。星际介质的密集区域实际上阻挡了它们后面的恒星发出的光。然而，如果我们假设星际介质真的挡住了无数恒星发出的所有光线，那么星际介质本身就会被那种光加热，最终发出与它背后的天体亮度相同的光。因此，暗星云不再是黑暗的。大家知道，现在的宇宙其实是非常薄的，虽然确实有一些不透明的部分，但也可以说是近乎透明的。因此，即使考虑星际介质的存在，奥尔伯斯悖论也无法解释。这张照片是星际介质（暗星云）密集区域的示意图，该区域阻挡了其后面恒星的光线。然而，研究表明，即使光线被星际介质阻挡，宇宙也不应该像奥伯斯假设的那样变得黑暗。当光吸收星际介质时，它会迅速升温并发出类似于太阳的明亮光。科学家们一直对这一矛盾（奥伯斯悖论）感到困惑，并提出了许多理论来解释这一现象。 1907年，爱尔兰物理学家福尼尔·达尔比提出，宇宙之所以是黑暗的，是因为恒星都呈直线分布。他认为，即使有无限多的恒星，如果它们分布在一条直线上，只有距离地球最近的恒星发出的光才会到达地球，使夜空显得黑暗。
直到19世纪末，科学家们还相信光在遍布整个宇宙的“以太”（一种介质）中传播。因此，加拿大天文学家西蒙·纽科姆（Simon Newcombe，1835-1909）提出了另一种观点：如果宇宙中存在没有以太的区域，那么光就无法到达地球。 20世纪初以来的研究表明，宇宙不断膨胀，恒星发出的光的波长随着空间膨胀而增加，到达地球（红移现象）。如果一个天体距离地球很远，即使它发出人类可以看到的光（可见光），当它到达地球时，它也会变成人眼看不见的红外线和无线电波。红移影响人眼。奥地利宇宙学家邦迪于1952年提出，宇宙是黑暗的，因为遥远恒星发出的光被红移遮蔽了。这些解释在今天看来绝对是“匪夷所思”的。事实上，对奥尔伯斯悖论最合理的解释是威廉·汤姆森于1901年首次提出的，绝对温度单位的名字是——开尔文。开尔文根据夜空的实际亮度、恒星的分布密度、恒星的寿命等信息，绘制了一幅非常接近现代宇宙学的宇宙图景。存在并从地球上可以观察到的宇宙范围是有限的。开尔文还认为，尽管宇宙中有无数的恒星，但每颗恒星的寿命都是有限的，而且由于宇宙的可观测面积也有限，所以宇宙显得黑暗。不过，开尔文的解释当时并没有引起人们的注意。奥尔伯斯生活的时候，人们相信宇宙没有开始也没有结束，夜空中闪烁的星星自古以来都是明亮的。在这样的宇宙中，无论恒星距离地球有多远，恒星发出的光都应该到达地球。直到很久以后，科学家们才发现事实并非如此。 1929年，美国天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble，1889-1953）发现了宇宙正在膨胀的证据。如果我们能回到过去，宇宙的膨胀也意味着远古宇宙在某个时刻开始。换句话说，宇宙有一个“开始”。我们现在知道宇宙诞生于大约138亿年前。我们看到的只是宇宙138亿年历史中人类能够观测到的范围（光能到达的范围）内的天体发出的光。 “人类所能观测到的宇宙范围是有限的”这一观点与开尔文想象中的宇宙几乎是一样的。恒星向某个方向发出的光不会到达地球。目前的研究认为，在人类观测范围之外存在着广阔的宇宙（自宇宙诞生以来恒星发出的光没有到达地球的区域） ). 它正在）。然而，这些来自太空的光还没有到达地球，所以我们看不到它们。此外，像太阳一样发出自己的光的恒星不一定是明亮的。恒星不可能永远存在；它们在某个时刻开始发光，有一天耗尽能量并消失。即使今天有一颗新恒星在距离地球100光年的地方诞生，我们也无法在100年后观察到该恒星发出的光。科学家在计算宇宙亮度时考虑了这些因素，结果很好地解释了宇宙的实际亮度。我们今天所知的宇宙是在阐明奥伯斯悖论等各种宇宙奥秘的基础上逐渐建立起来的。我前面介绍的异想天开的“解释”可以说是进一步深化讨论的必要过程。现代宇宙学中有许多未解之谜，例如暗物质和暗能量。
未来，这些未解之谜可能会改变我们对宇宙的看法。
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来源：科学世界编辑：十七
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