简单事实中的深层奥秘:夜空为什么是黑的?

 

 

简单的问题,有时候答案并不简单。比如:夜空为什么是黑的?

 

仔细想想,确实如此。假如宇宙是无限的,那么无论出发地多么遥远,无论光线行进的时间有多长,天空中的每一个小点,都应该是亮的。

事实也接近这个假设。哈勃太空望远镜对深空的长久凝视,向我们清晰地展示了,无论多么遥远,宇宙中的确充满了恒星和星系。



哈勃深空。NASA / ESA

假如宇宙是无限的,恒星的数量是无限的,那么,无论我们朝向哪个方向,最终都会与一颗恒星发出的光相遇。

那么,我们在天空中将看不到单个星系,我们将看到前前后后所有恒星加在一起发出的光。无论有多么遥远,总能遇到一颗恒星。



NGC 3766 疏散星团。ESO

这是一个简单的数学概念:如果在一个无限的空间中,存在着有限的、密度非零的物质,那么无论我们看向何方,目光在穿越一段有限的距离后,都会与该物质相遇。

假如空间充满了恒星,即使数量稀少,但由于空间是无限的,且密度是统一的,那么我们无论在什么方向上,都应该能看到一颗恒星。

即便宇宙中存在着许多能够遮挡光线的尘埃,但随着时间的推移,星光是会让尘埃变热和发光的。假如宇宙是静态、无限,且一直充满了恒星的,那么夜空应该是明亮的。

但事实并非如此。宇宙并不是一直存在的,宇宙也不是静态的,而且我们也只能看到有限距离范围内的恒星和星系,因此,我们所能看到的光线也是有限的。而这,就是夜空黑暗的原因之一。

在我们能够看到的宇宙之外,可能存在着更多的空间,更多的恒星和星系,但由于宇宙的膨胀,它们发出的光到达不了我们的眼中,照亮不了我们的夜空。



电视雪花点信号中大约有 1%来自宇宙微波背景

不过,宇宙有一个炽热致密的过去。在宇宙变透明的那一瞬间,这些光子开始在宇宙中四处自由飞翔。老式电视机收到的雪花点中,就包含了少量这些被称为宇宙微波背景的大爆炸余晖。

因此实际上,假如我们通过微波和射电波段来观察宇宙,那么我们就会发现宇宙的确是明亮的。

那么我们可以得出结论,基于两个原因,一是宇宙的存在时间是有限的,二是许多光线已经离开了可见光波段,因此我们的夜空是黑色的。

人眼的感知能力是有限的,它受限于太阳光的物理特性。

 

 

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