夜空为什么是黑的_一文解答

为什么夜空是黑的?或许你会认为这是一个非常简单的问题,毕竟地球人都知道,太阳是地球上光明的源泉,夜空没有阳光的照耀,当然就是黑的,这不是很正常吗?

夜空为什么是黑的_一文解答

然而这个现象却不能这样简单地解释,实际上,你认为的“正常”,其实隐藏着令人绝望的事实,为什么这么说呢?这就要从“奥伯斯佯谬”开始讲起。

什么是“奥伯斯佯谬”?

“奥伯斯佯谬”由德国天文学家海因里希·奥伯斯(Heinrich Olbers)于19世纪20年代提出,其内容可以简单地描述为:

宇宙是无限的,其中的恒星数之不尽,以至于天空中的任意区域中,都应该存在着无限多的恒星,从理论上来讲,虽然单颗恒星的光度比太阳微弱得多,但无数恒星的光线聚集起来,同样也可以将地球上的夜空照亮。然而我们看到的夜空却是黑的,这样就形成了一个“佯谬”。

或许我们可以认为,随着距离的增加,恒星的光强(发光强度的简称)也会不断变弱,因此当距离达到一定程度时,恒星的光强就可以忽略不计了,但这是解释不通的。
夜空为什么是黑的_一文解答

恒星的光强确实会随着距离的增加而减弱,这遵循“平方反比定律”,即:单颗恒星的光强与距离的平方是反比例关系。然而从宏观尺度来看,宇宙中的恒星密度是均匀的,假设距离为r,那么在以地球为中心,以r为半径的球面壳层中,恒星的数量是与距离的平方是正比例关系。

显而易见的是,对于一定距离的球面壳层,恒星的总光强等于恒星数量乘以单颗恒星的光强,据此就可以推导出,无论对于哪种距离的球面壳层,恒星的总光强其实是一样的。

那有没有可能是宇宙中的星际介质(如气体、尘埃)以及各式各样的不发光天体,遮挡或者吸收了远方恒星的光线呢?答案依然是否定的。

夜空为什么是黑的_一文解答

根据能量守恒定律,当远方恒星的光线被星际介质或者其他不发光天体遮挡或吸收时,光线携带的能量不可能凭空消失,在这种情况下,这些“障碍物”就会被持续加热,只要时间足够久,它们的温度就会无限接近远方恒星的温度,其释放出的光线最终也会把地球的夜空照亮。

如何解释“奥伯斯佯谬”?

“奥伯斯佯谬”其实困扰了科学家上百年的时间,直到20世纪20年代,美国天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)发现宇宙中的那些遥远的星系都在远离我们而去,这使科学家意识到,宇宙其实是处于一种持续膨胀的状态,进而对解释“奥伯斯佯谬”进行了合理的解释。

夜空为什么是黑的_一文解答

“奥伯斯佯谬”有4个必要的前提:1、宇宙是静态的;2、宇宙无限大;3:宇宙是均匀的;4:宇宙存在的时间无限长。很明显,“宇宙膨胀”的发现,首先就说明了宇宙并不是静态的。

除此之外,既然宇宙处于一种持续膨胀的状态,那就说明了过去的宇宙更加致密,如果我们将时间不断回溯,就会发现在大约138亿年前,宇宙处于一种任何理论都无法描述的状态,这种状态也被称为“奇点”。

实际上,根据“大爆炸宇宙论”,这个“奇点”其实就是宇宙最初的样子,也就是说,宇宙存在的时间其实并不是无限的。

夜空为什么是黑的_一文解答

另一方面来讲,由于宇宙的持续膨胀,宇宙空间中任意两个不重叠的点都会具备一个相互远离的速度,这也被称为“退行速度”,距离越远,“退行速度”就越快,这就会导致那些遥远的恒星所发出的光线会因为“多普勒效应”而发生“红移”,当这些光线抵达地球时,早已变成了我们肉眼不可见的红外线、微波或者无线电波。

更重要的是,“退行速度”是可以无限增加的,如果某颗恒星与我们的距离达到了一定的程度,其“退行速度”就可以超过光速,在这种情况下,这颗恒星发出的光线同样也会以超光速远离我们,并因此而永远无法抵达地球。

夜空为什么是黑的_一文解答

所以对“奥伯斯佯谬”的合理解释就是:就算宇宙无限大,并且也是均匀的,但宇宙存在的时间并不是无限的,在此基础上再加上宇宙的膨胀,就会造成地球接收到的来自那些遥远恒星的光线极为有限,其总光强根本就不足以照亮地球的夜空,正是因为如此,我们看到的夜空才是黑的。

为什么说“夜空是黑的”这种现象,其实隐藏着令人绝望的事实呢?

地球是人类的摇篮,但人类不会一直生活在这个摇篮里,尽管以人类目前的科技,如何飞出太阳系都是一个巨大的问题,但我们普遍都乐观地相信,随着人类科技水平的不断进步,终有一天,人类会发展成能够纵横宇宙的超级文明。

然而“夜空是黑的”这种看似“正常”的现象所隐藏着的事实,却给我们浇了一盆冷水,正如前文所言,之所以会出现这种现象,一个重要的原因就是:当一颗恒星与我们的距离达到了一定程度的时候,其发出的光线就会因为宇宙膨胀而以超光速远离我们而去,以至于这些光线永远都无法抵达地球。

夜空为什么是黑的_一文解答

根据我们对宇宙的认知,光速是宇宙中的一种速度极限,对于任何具有静止质量的物体而言,其速度最多只可能无限接近光速,而无法达到或者超过光速,除此之外,任何信息的传递速度也不可能超过光速,这就意味着,这颗遥远的恒星将永远与我们断开联系,别说是抵达那里了,我们就连观测也观测不到。

这样的规律同样也适用于宇宙中的其他天体,只要距离达到一定的程度,我们也就无法观测到它们,正因为如此,我们永远只能看到宇宙中的一部分,这部分也被称为“可观测宇宙”,而在此范围之外的宇宙中存在着什么,我们根本就一无所知。

夜空为什么是黑的_一文解答

令人绝望的是,宇宙的膨胀一直在持续,这会导致更多的天体在未来离开“可观测宇宙”,从此永远地与我们断开联系。

换句话来讲就是,随着时间的流逝,我们人类在宇宙中能够观测到的天体将会越来越少,根据科学家的预测,当这样的情形发展到极致时,除了本星系群中的天体能够依靠引力维系在一起之外,其他的那些更远的天体都将与我们彻底“失联”。

人类的梦想是星辰大海,但宇宙却似乎在不断地“孤立”人类,人类未来应该在宇宙中如何发展?这是一个值得我们深思的问题。

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 787013311@qq.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。
(0)
上一篇 2023-02-13 11:33:45
下一篇 2023-02-13 11:36:02

相关推荐

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注