科普知识#探索宇宙
为什么夜空是黑色的?
这或许是人类历史上最绝妙的推理。为什么夜晚的天空是黑暗的?宇宙中有无数像太阳一样的恒星,为什么地球没有被这些恒星发出的光照亮,不再有白天和黑夜?这个难题就是著名的奥伯斯杨谬。
有人会说光源太遥远,所以我们无法看到。但事实上,光子在宇宙真空中是不会被吸收的,也没有损耗,完全可以传播到无限远的距离。在奥伯斯看来,只要宇宙一直稳定的存在,不管光离我们有多远,整个宇宙都应该是永恒的白昼才对。100多年来,没有人能给出最合理的解释。

幸运的是在20世纪初,著名的河外天文学之父埃德温哈勃发现红移现象后,他成功的破解了奥伯斯提出的难题。1929年,哈勃通过对星系距离的测定,发现星系离我们越来越远,距离我们越远的星系,远离我们的速度也就越快。当一列火车从身边经过时,我们听到的声音会由强变弱,这不仅是距离的增加,同时还是波长越来越长。

在现代天文学中红移现象主要有三种:多普勒红移、引力红移和宇宙红移。
·第一种多普勒红移。当波远离观测者时,可接受的频率逐渐降低。
·其次是爱因斯坦相对论中提到的引力红移。由于天体引力的存在,光波的频率自然会降低。
那么红移现象和奥伯斯杨谬又有什么关系?

·首先光在传播时,光子不会损失,但波长和频率的变化会让人类无法接受到光芒的存在。在宇宙中,星系之间的距离是用光年来测量的,在这么长的距离跨度上,我们能感知到的光自然会十分微弱。同时太阳的存在也会吞噬其他天体的光,所以我们日常生活中能接收到最多的光源信息只有太阳。
·其次由于哈勃定律证明宇宙一直在膨胀,而离我们越远的星系运动速度越快,以至于几乎所有遥远的星系都在以超光速远离我们,从而使其发出了光,永远也无法到达地球。

正因为如此,当夜晚来临的时候,我们会觉得夜空一片漆黑,但这和我们人类又有什么关系?事实上,如果这些现象继续持续下去,而当我们人类在遥远的未来与其他星系的距离越来越远时,可观测的空间也会越来越有限。
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