很多时候,我们总是会受到日常生活经验的束缚。比如说,太阳升起,就意味着白天。太阳落下,就意味着黑夜。没有了太阳的夜空肯定是黑的。
很少人去问为什么,为什么没有了太阳,夜空就一定是黑的呢?如果你这样问,估计肯定会遭受别人的嘲讽,甚至会认为你是疯子,只有疯子才会问这样“无聊”的问题。
但如果疯子就是这样的话,那么几乎所有的科学家都是疯子!因为他们常常会问一些看似无厘头的问题。
回到问题中来。不知道你想过没有,如果我们的宇宙无限大,意味着宇宙中一定拥有无数颗恒星,宇宙太空一定充满无数条光线,这么多的光线一定能照亮太空中的每个点。这意味着不管任何时候,天空都应该是明亮的,哪怕太阳不在也是如此。
但事实并非如此,这个看似矛盾的问题困扰了科学家很长时间。
你可能会说,地球的大气层和尘埃分子阻挡了很多光线的到来。但不管如何阻挡,无限的光线总是会照亮地球的夜空,让其变得像白天一样明亮。
这是不是意味着我们的宇宙不是无限的,而是有限的呢?
对于这个问题,目前科学界并没有最终结论。但有一点是肯定的,人类能观测到的宇宙肯定是有限的,根本不会存在无限大的可观测宇宙。
其实这就是奥尔伯斯悖论的核心思想。如果我们的可观测宇宙是无限大的,无论你朝哪个方向观看,最终都会看到无限多的光。
而奥尔伯斯早在19世纪就注意到了这点,认为可观测宇宙不是无限大的,但它很难具体来证明这个结论,还牵扯到很多其他天文学问题。
不过如果我们的宇宙是有限大的,很多问题就可以迎刃而解,这也是为什么更多的科学家愿意相信有限大的宇宙,而不是无限的宇宙。
如果宇宙是有限的,光线在传播的过程中会撞击到星际尘埃,从而能量越来越低。但是如果宇宙是无限大的,即便光线被尘埃吸收了,但所有尘埃都会吸收无限多的光,最终也会辐射出同样能量的光。
宇宙并不是无限大的,也不会永恒存在,所以我们能够测量和观察到的恒星数量是有限的,能够到达地球的光和热也是有限的,天空中不可能存在无限多的光,夜空当然不可能像白天一样明亮。
但还有一个问题。宇宙大爆炸表明,宇宙诞生初期充满了各种稠密的高温辐射,这些辐射应该被我们检测到,它们到底在哪里呢?
事实上,科学家们早就计算出了宇宙中的光子数量,在浩瀚的太空里,每立方厘米的光子数量大约为411个。科学家们是如何检测出来的我们并不清楚,但也不需要了解那么明白,因为即便是普通的吃瓜群众,也可以随时检测到宇宙大爆炸初期残留下来的辐射。
不过我们需要一台老式的黑白电视,如今已经很难找到这样的电视了。不过很多人小时候都有这样的经历,打开黑白电视,信号不好的时候,电视画面会呈现“雪花状”,实际上这就是宇宙大爆炸初期一直残留到至今的辐射造成的,当然并不是全部由大爆炸残余的辐射造成的,毕竟残留的辐射能量到了今天已经非常微弱了,这些辐射只造成了大约百分子一的影响而已。
为什么我们眼睛看不到这种辐射呢?因为这些辐射基本上都是微波,也就是上世纪60年代科学家拍摄到的宇宙微波背景辐射。
我们都知道,宇宙大爆炸开始一直在超光速膨胀,最开始宇宙辐射的能量很强,波长很短。但在宇宙不断膨胀过程中,波长很短能量很高的波早就被拉伸到长波了,这类波通常是微波,人类的眼睛根本看不到,也感受不到微波的存在。
所以说,夜空为什么是黑的?看似很简单的问题却隐藏了两个深刻的奥秘。一,我们的宇宙是有限的,所以地球接收到的光线辐射能量也是有限的。二,由于宇宙一直在膨胀,光线在穿越宇宙飞向地球的过程中,一直被拉伸,最终被拉伸成波长很长的微波,而我们的眼睛看不到微波,只能看到可见光。
假设我们的眼睛很“无敌”,能够看到天空中的微波,那么我们就会看到完全不同的景象。夜空将不会再是黑的了,任何时候都会非常明亮,闪烁着光芒。
看来,人类眼睛的巨大局限性也是导致“夜空是黑的”原因之一,我们只能看到可见光,而可见光是电磁波谱中非常狭窄的一小部分!
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