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宇宙那麼多恒星,為何照不亮空間?「簡單」問題困擾科學家300年
2023/09/19

我們看到的夜空總是黑漆漆一片,這也就意味著, 沒有太陽光的照射,其實宇宙本身就是一片漆黑。

但是當你抬頭看滿天繁星的時候,有沒有想過,宇宙中和太陽一樣會發光的恒星比比皆是,甚至遠比太陽光芒更耀眼,為什麼沒能把夜空照得和白天一樣亮呢?

又再具體一點說: 太陽明明能照亮我們的地球,那麼為何地球和太陽之間的空間,卻是一片漆黑呢?

天馬行空的解釋

過去的科學家們曾假設宇宙是明亮的,因為他們認為 宇宙中的星體數量無限多且均勻分布。按照這個道理來說,我們在任何一個方向上看,都應該能看到遍布閃亮繁星的明亮世界。然而,實際的夜空卻遠沒有那麼亮,它的亮度只有假設宇宙中遍布繁星時的十萬億分之一左右。

這個問題就是天文學中著名的「 奧伯斯佯謬」。

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為了解釋這個矛盾,科學家提出了各種各樣的理論。

首先,就是 宇宙實在是太大了,宇宙中的發光星體其實非常稀薄。盡管在我們看來,宇宙中有大量的星際介質,然而,對于無窮無盡的宇宙來說,這些物質的密度還是太低了,即使在星系和星云中,也有大量的空曠區域。這些空曠區域幾乎沒有任何可見光源。

但是,僅憑這個理由,也不能解釋為什麼宇宙一片漆黑。

于是,宇宙紅移現象也被提出來了。支持這個理論的人認為,根據宇宙大爆炸理論,宇宙在遠古時期經歷了一次巨大的爆炸,從而開始膨脹。 隨著宇宙的膨脹,光線也被拉伸,其波長逐漸增大,從可見光的波長范圍逐漸移到紅外線和微波波段,因而我們感知到的宇宙是一片黑暗。

此外,奧伯斯本人也提出,宇宙一片漆黑是因為宇宙中的

某些不透明物質可能會阻擋星體發出的光。確實,宇宙空間中存在著極為稀薄的氣體和微小顆粒,我們稱之為星際物質。在星際物質密度較高的區域,確實會阻擋背后星體發出的光線。

然而,即使星際物質真的完全遮擋了星體的光,根據熱力學定律,這些物質本身也會受到加熱并重新輻射出與星體亮度相同的光。換句話說, 黑暗的星際物質最終會發出光線,使得它們不再是黑暗的。

而且就像前文我們所說的,其實宇宙中物質密度是十分稀薄的,即使很罕見的能有密度大到能遮擋住光的一小片區域,宇宙大部分的空間區域也一定是能允許光任意通行的。

更有甚者,例如福尼爾·達爾貝,一位來自愛爾蘭的物理學家,他認為, 星體們應該都是沿著一條直線分布,即使它們的數量是無限的,由于只有離地球最近的星體發出的光才能到達地球。

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最靠譜的理論

然而,這些觀點用現在的天文物理學來解釋,都顯得有些荒唐。

最終,誰也沒想到,絕對溫度的命名者開爾文提出的假設卻是目前看來最合理的解釋。他根據實際 夜空的亮度、星體的分布密度以及星體的壽命等信息,描繪了一幅與現代宇宙論很相似的圖像。

他認為,在遠古時代,宇宙曾經沒有任何星體存在,并且 我們所能觀測到的宇宙范圍是有限的。此外,雖然宇宙中可能存在無數個星體,但由于 每個星體的壽命有限,而且我們能夠觀測到的宇宙范圍也是有限的,所以宇宙顯得黑暗。

但是在那時,開爾文的理論并沒有得到太多認可,因為在當時,人們認為宇宙是無開端也無盡頭的,夜空中閃爍的繁星一直存在。在這樣的宇宙觀下,不論星體離地球有多遙遠,它們發出的光應該都能抵達地球。

在這無垠黑暗中誕生了無數個問題,挑戰著我們的思維邊界。我們追問著宇宙的起源,追問著宇宙是如何形成的,追問著我們自身在宇宙中扮演著怎樣的角色。這些問號,像星辰一樣點亮了我們內心的好奇火焰,驅使著我們不斷前進。

我們所見到的星空只是宇宙中微小的一片。無論是閃耀的恒星還是神秘的黑洞,它們都深藏在那昏暗的背景之中。而我們,作為人類,渺小而微弱,卻懷揣著對無限廣闊宇宙的探索欲望。我們的科學家用他們堅實的知識和智慧,借助尖端的技術裝備,頂著這黑暗的宇宙浩渺,一步步揭開了神秘的面紗。


參考資料

宇宙為什麼一片漆黑?
為什麼太空總是漆黑一片?那麼多發光星體,難道無法照亮嗎?

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