为什么夜晚是黑的?因为没有太阳?

宇宙探索
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奥尔伯斯悖论

1823年,德国天文学家海因里希·威廉·奥尔伯斯(Heinrich Wilhelm Olbers)提出了一个著名的观点:如果宇宙是无限、均匀和静态的,同时无限的宇宙中有无限多颗恒星,那么从地球向任意角度看,夜空都会被恒星填满,夜空不应该是黑暗的,它应该与恒星表面一样亮。这与我们观测到黑暗星空的事实相悖。奥尔伯斯的观点被称为“奥尔伯斯悖论”,又称“黑暗夜空悖论”。

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为了让描述更加直观,我们引入下面这张动画:

在这幅描绘无限而均匀的天空的动画中,每一帧都显示出越来越远的星星,距离越远的星星填补了视野中距离较近的星星之间的空白。最终,整个图像就变得像一颗星星一样明亮。

事实上,我们在地面肉眼看到的夜空是这样:尽管满天星光,但总体上看它是黑暗的,星与星之间有大片的空间,我们看不见这些空间里有恒星的光芒。

奥尔伯斯悖论认为,由于夜空黑暗,因此“无限”、“均匀”和“静态”这三个关于宇宙本质的假设中至少有一个是错误的。

奥尔伯斯悖论在提出之后被“宇宙大爆炸理论”所利用。大爆炸模型中红移的假设本身就能解释夜空的黑暗:宇宙的膨胀导致来自遥远恒星和类星体的光发生红移,更加遥远的星系正以光速甚至超光速离开我们,因此来自天空的总光通量仍然是有限的。我们看不见可视宇宙之外的星球,因为它们的光不会快于光速,所以无法到达地球。而在可视宇宙的范围内,恒星的数量是有限的,它们不能填满夜空。

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