大约从伽利略自制望远镜观察星空开始,夜空中璀璨的群星原来并非渺小而不起眼的陪衬,那些遥远的恒星与太阳一样散发着炽烈的光和热,甚至比太阳还要巨大,而如果我们将眼界放得更宽广一些,我们这个拥有2500亿颗恒星的银河系也算不上什么,宇宙中有大大小小数不清的星系。上世纪90年代哈勃望远镜对大熊座的一小块天空连续拍摄了10天,得到一张著名的照片,称作“哈勃深空”这块天空,只有144弧秒,但上面有3000多个物体,全是极其遥远的星系,每一个都还有几十亿乃至数千亿颗光芒四射的恒星,据此计算,整个宇宙有1700多亿个星系。
图注:夜空星星点灯(图源网络)
夜空为什么是黑的?当然夜空是黑色的,那是因为太阳消失在地平线以下,夜晚半球的人不在沐浴在太阳的恩泽之下,挨挨挤挤,布满了整个夜空。如果将所有恒星和星系中的所有光子加起来,宇宙中有足够的发光物质来完全照亮夜空,但是当我们仰望夜空时,情况显然不是这样。我们看到是宇宙除了发光的星星外,宇宙是一片漆黑。
图注:数亿颗星星(图源网络)
为什么夜晚天空是漆黑的呢?很多人一直在思考这个问题,从16世纪的“托马斯·迪克斯”、到17世纪的“约翰尼斯·开普勒”、甚至到18世纪的“埃德蒙·哈雷”,都一直无法给出正确的解释,直到19世纪,德国业余天文学家“海因里希· 威廉·奥伯斯”提出著名的“奥伯斯佯谬”之后,人们才开始逐渐意识到宇宙的真相并解释了这个问题。
图注:星空(图源网络)
之前人们认为宇宙是无限的、禁止的,而且有无数平均分布的发光星体,而“海因里希· 威廉·奥伯斯”则认为,如果宇宙是无限的和静止的,那么在与地球上任何给定的角度上,视线都将结束于恒星的表面,一个无限古老的宇宙意味着有足够的时间,让每颗恒星都有光照到我们的眼睛。当我们仰望星空,每一处天空都应该有这样一颗星星,因此夜空的天空应该和太阳升起的时候一样明亮,但是这显然和实际不符。
图注:一轮明月(图源网络)
那么黑色的夜空是否告诉了我们,在一定的距离之外就没有恒星或者星系了吗?是不是存在有一个星星和没有星星的边界,宇宙有边际吗?几乎所有的现有证据都表明宇宙空间是没有边界的,但是宇宙本身确实有边界,并非是空间上的边界,而是时间上的,我们现在知道宇宙不是无限的古老和静止的,宇宙有一个开始由大爆炸诞生,这个所谓的起源开始仅仅经过了有限的时间,138亿年,因此要造就一个明亮的夜空,所需要的有些恒星距离我们实在太远,他们所发出的光亮还没有到达地球的,但大爆炸理论,给我们带来了另一个悖论,在大爆炸发生的早期宇宙,到处都有热光子渗入时空,从各个方向几乎完全均匀的发射。
图注:夜空(图源网络)
难道不应该在天空的任何地方看到,却是宇宙大爆炸产生的光芒吗?
图注:夜晚的天空(图源网络)
事实是这光幕在那里,但我们的眼睛看不到它,因为宇宙是在膨胀的,多普勒效应使得早期宇宙的高能量明亮的背景,再被我们的宇宙不断扩张的结构拉伸了,超过138亿年后,这些原始光子的波长已经被延长了上千倍,人类的肉眼已经看不到了,目前我们已经在使用有史以来最强大的微波太空望远镜,拍摄到了这些宇宙背景辐射,他们就在那里,只是我们看不到,这就解释了,为何夜空看上去是黑的。只要时间足够恒星发出的光总能抵达地球所在的位置。如恒星的光同时到达太阳系,那个时候整个夜空就会明亮了。
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