夜空为什么是黑的？你以为的“正常”，却隐藏着令人绝望的事实！
本帖最后由 小甲鱼的二师兄 于 2022-4-27 02:41 编辑夜空为什么是黑的？你以为的“正常”，却隐藏着令人绝望的事实！
作为最靠近地球的恒星，太阳每时每刻都在产生巨大的能量，这给地球带来了源源不断的光和热。但朝向太阳的地球只有一侧，另一侧没被太阳照射到。背对太阳的那一侧被黑暗笼罩，只有暗淡的月光和更加微弱的星光。
黑暗的夜空看起来没有什么特别的，我们早就习惯了。但如果仔细想一想“为什么夜晚的天空是黑暗的？”，这其实是一个细思极恐的问题，远比想象得复杂，背后还隐藏着一个让人绝望的事实。
恒星是宇宙中最主要的光源，它们的核心区域会发生核聚变反应，由此释放出耀眼的光芒。在我们的银河系中，就有至少1000亿颗恒星。但由于大部分恒星离我们非常遥远，它们发出的光经过长途跋涉来到地球时，已经衰减到非常微弱的程度。
因此，我们肉眼所能看到的恒星数量并不多，全天估计只有大约7500颗，它们大都在太阳系附近，距离基本上在1000光年之内。要知道，银河系的直径有18万光年。
试想一下，倘若宇宙真的是无边无际，宇宙中的恒星有无数颗，就算那些遥远的恒星都暗到看不到，但无数恒星发出的光可以汇聚到一起，夜空应该要被照亮才对，星星之间不应该还有黑暗的区域。
有些人可能会想，宇宙中分布着很多星际尘埃，它们会阻挡星光到达地球。但这些星际尘埃吸收了足够多的星光之后，总有一天能够发光发热，这样它们仍然可以照亮地球夜空。
然而，我们在现实中看到的天空是漆黑的。这就是著名的奥伯斯佯谬，由天文学家海因里希·奥伯斯（Heinrich Olbers）在1823年第一次提出来。那么，该如何解释这个问题呢？
长久以来，天文学家通过观测发现，除了少数几个太阳系天体之外，天上的星辰不会随时间流逝而发生变化。在天文望远镜问世之后，天文学家可以观测到更为深邃的宇宙，在天空的每一部分都发现了越来越多的恒星和星系。
这一切都在暗示，时间存在了无限久，宇宙是稳恒态的，并且宇宙是无限大的。但如果宇宙真的是这样子，地球夜空就不可能一片漆黑，而是会亮如白昼。
著名物理学家爱因斯坦也认为宇宙是稳恒态的。当时，爱因斯坦用广义相对论来描述宇宙时发现，空间不是在膨胀，就是在坍缩。于是，爱因斯坦在他的理论中引入了宇宙学常数，以符合静态宇宙的设想。
但事实上，静态宇宙无法解释夜空黑暗，爱因斯坦错了。天文学家哈勃的发现证实了这一点，也震撼了科学界。哈勃分析了宇宙中各种星系的光谱，他发现大都出现了红移，这意味着星系大都在远离银河系。而且与银河系相距越远的星系，远离银河系的速度越快，两者呈正相关，这就是著名的哈勃红移定律。
这一定律表明，宇宙空间自身的结构正在膨胀，这无不让天文学家感到不可思议。令人难以置信的是，空间这种看不见摸不着的东西，竟然在不断自我扩张。那么，空间膨胀该如何理解呢？
试想一下，气球表面代表三维空间（气球内外没有任何意义），气球表面上的蚂蚁代表星系。当气球膨胀时，即便上面的蚂蚁原地不动，不同蚂蚁之间的距离也会越变越远。而且距离相隔越远的蚂蚁，单位时间内分开的距离越远，也就是退行速度越快。
如果宇宙空间在随时间不断膨胀，那么，过去的宇宙一定会比现在更小。倘若时间回到过去的某一时候，整个宇宙将会是一个无穷小的奇点，这被认为是宇宙的时间和空间起源。
根据现代宇宙学的计算结果，宇宙的诞生时间在138亿年前。早期宇宙空间很小，物质和能量大量集中在一起，所以那时的宇宙非常热。一直到138亿年后的现在，还有余温残留下来，这就是各向同性的宇宙微波背景辐射，温度约为-270.42 ℃。
回到最初的问题。由于宇宙不是存在了无限久的时间，而且光的传播速度也不是无限快，所以宇宙中还有很多地方的恒星发出的光根本来不及到达地球，我们在地球上所能看到的宇宙范围是有限的。因此，不会有无限多的光来照亮地球夜空。
事实上，宇宙年龄有限还不是最主要的原因，更为重要的原因是一个令人绝望的事实：宇宙空间在超光速膨胀。星系退行速度随距离增加而变快，当距离远到一定程度时，星系远离银河系的速度就会大于光速。根据哈勃常数（70 km/s/Mpc）来推算，这个临界距离大约是140亿光年。
也就是说，目前与银河系相距超过140亿光年的星系，它们发出的光永远也无法赶超空间膨胀的速度，这些光永远也不会到达银河系被我们看到。我们所能看到的宇宙范围其实十分有限，所以地球夜空不会被宇宙的星光照亮。
而且进一步观测表明，空间膨胀速率还在加快，这意味着临界距离会变得越来越短，我们所能看到的宇宙范围变得越来越小。经过足够漫长的时间后，我们所能观测到的河外星系都在本星系群内，而遥远的宇宙空间都会变得一片漆黑。
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