宇宙中那么多星星，為什么夜晚天空卻是黑的？

在晴朗無云的夜晚，如果你來到遠(yuǎn)離城市燈光的郊野、山區(qū)，當(dāng)你放眼夜空，就會(huì)看到滿天星斗，銀河燦爛。星星們在不知疲倦地眨著眼睛，散發(fā)出詩一般柔美的光芒。

在觀察條件非常好的前提下，人的肉眼可以看到大約6000多顆星星。但是因?yàn)槲覀冏≡诒卑肭?，看不到我們腳底下南半部天空的星星，所以只能看到3000多顆?？墒?，實(shí)際上天上的星星比6000多顆不知多了多少倍，只不過那些星星都非常暗，需要借助天文望遠(yuǎn)鏡才有可能看到。

面對滿天繁星，你是否想過，宇宙中那么多星星，為什么夜晚的天空卻是黑的呢？

奧伯斯佯謬

說到這，就要提到一個(gè)人物，他就是奧伯斯。奧伯斯是德國人，出生于1758年，這時(shí)候在中國還是大清朝乾隆年間呢。奧伯斯在大學(xué)里學(xué)的是醫(yī)學(xué)，畢業(yè)以后也以做醫(yī)生為業(yè)。但是，他特別喜歡天文學(xué)。所以他白天做醫(yī)生治病救人，晚上就觀察天空。他曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)了好幾顆小行星和彗星。

奧伯斯

奧伯斯是一個(gè)很愛動(dòng)腦筋的人。望著繁星閃爍的夜空，奧伯斯提出了這樣一個(gè)問題，如果宇宙空間是無限大的，那么天上就會(huì)有無限多的像太陽一樣的恒星，它們都在時(shí)刻不停地把大量的光和熱散發(fā)到周圍的空間里，這樣，它們就應(yīng)該把我們的夜空照得很亮，可是為什么我們看到的星空還是黑的？

其實(shí)，比奧伯斯更早，類似的疑問就曾經(jīng)讓德國天文學(xué)家開普勒感到很困惑。

他說，如果宇宙空間無限大和恒星的數(shù)量又是無限多，那我們的地球就好像處在一個(gè)恒星構(gòu)成的密林里，四周全是樹，沒有縫隙。這些包圍地球的恒星都在輻射光和熱，那么，地球不但不會(huì)有黑暗的夜空，還應(yīng)該變成一個(gè)酷熱的地獄。

奧伯斯佯謬指出，穩(wěn)態(tài)宇宙下的夜空理應(yīng)是一片光亮的

對這個(gè)問題，奧伯斯自己想出了一個(gè)答案。他想，遠(yuǎn)處的星星雖然非常多，但是它們的星光在到達(dá)我們之前，就被空間中存在的物質(zhì)吸收了，所以星空就是黑的了。

可是有人站出來反對他，說你這個(gè)答案不對。那些空間中的物質(zhì)是可以吸收星光，但是它們吸收星光以后，還應(yīng)該再發(fā)出光來，所以總的光量并不會(huì)減少！

我們仔細(xì)看一下，奧伯斯提出的這個(gè)問題，開頭是好像很有道理，卻導(dǎo)致了一個(gè)不正確的結(jié)論，因?yàn)橐箍詹]有被星星們照得很亮，還是黑的。這種情況就叫做“佯謬”。后來人們就管奧伯斯提出的這個(gè)問題叫“奧伯斯佯謬”。

奧伯斯佯謬這個(gè)問題，聽起來是個(gè)簡單問題，但是它的答案實(shí)際上并不簡單。有很多有名的科學(xué)家也為它感到很困惑。

距離遙遠(yuǎn)的恒星

要回答這個(gè)問題，很多人首先會(huì)考慮地球周圍的恒星。距離我們地球最近的恒星當(dāng)然是太陽，太陽光總是照亮地球的一半，使這一個(gè)半球處在陽光燦爛的白天，卻照亮不了地球的處在夜晚的另一半，那一個(gè)半球只能看到星光。

太陽到地球的距離是多遠(yuǎn)呢，是大約1.5億千米，如果乘坐噴氣式飛機(jī)從地球飛往太陽大約需要將近20年。

半人馬座阿爾法星附近天區(qū)的廣角照片

除了太陽以外，距離地球最近的恒星是南天的半人馬座阿爾法星，中國名字叫“南門二”，也叫“比鄰星”。它到我們地球的距離是大約4.3光年。這個(gè)距離換算出千米，是約40萬億千米，相當(dāng)于地球到太陽距離的27萬倍！假如乘坐噴氣式飛機(jī)一刻也不停地往半人馬座阿爾法星飛，大約要飛將近450萬年！

其他的恒星呢，它們數(shù)量非常巨大，但是距離我們實(shí)在是太遠(yuǎn)了。

我們知道，在光學(xué)上有一條定律，說是在一點(diǎn)上接收到的光的強(qiáng)度，和這一點(diǎn)到光源的距離的平方成反比。這意思是說，假設(shè)有一盞燈，它發(fā)出的光會(huì)向前后左右、四面八方發(fā)散開來，可以設(shè)想這些光形成了一個(gè)球形，光傳得越遠(yuǎn)，這個(gè)球就越大。球大了，球的表面積就越來越大，上面的光就越來越分散開來，這樣光強(qiáng)就越來越弱了。

所以，越遠(yuǎn)處的星星發(fā)出的光，到達(dá)我們地球時(shí)會(huì)變得越暗，以致有的還能勉強(qiáng)看見，而更多的星星就根本就看不見了。當(dāng)然，它們也就不能照亮我們的夜空。

這個(gè)所謂光的“反平方定律”，是人們對“奧伯斯佯謬”給出的解釋之一。

宇宙膨脹的結(jié)果

近年來，隨著科學(xué)的發(fā)展，有人又對“奧伯斯佯謬”提出了另外的解釋。原來，宇宙中大量的天體，主要是指那些弱到肉眼根本看不見的由恒星組成的星系，都在飛快地遠(yuǎn)離我們，這就是所謂“宇宙膨脹”。

“宇宙膨脹”就會(huì)帶來一個(gè)結(jié)果，那些特別遙遠(yuǎn)的恒星和星系，因?yàn)樗鼈冞h(yuǎn)離我們的速度特別地快，以致它們發(fā)出的光到達(dá)地球時(shí)，不僅強(qiáng)度已經(jīng)變得極弱，而組成光的光子能量也變得很低，這樣我們就更看不到它們了！所以，宇宙在我們眼里是“黑暗”的。

宇宙大爆炸示意圖

說到這里。你明白夜空為什么黑暗的一些道理了嗎？

直到現(xiàn)在，人們對它的解釋還是各抒己見，有的很不相同，很難說哪個(gè)答案是唯一正確的，所以，這個(gè)問題現(xiàn)在還是“開放”的，人們有時(shí)仍在進(jìn)行討論、甚至爭論。

實(shí)際上，現(xiàn)在對很多重大的科學(xué)問題，經(jīng)常是還沒有一個(gè)大家都認(rèn)為是正確的答案，都是處在探索的過程中。

通常，科學(xué)家會(huì)先進(jìn)行觀測，再提出假設(shè)來解釋觀測結(jié)果，然后對假設(shè)進(jìn)行觀測檢驗(yàn)，尋找證據(jù)來支持或者否定這一假設(shè)。對奧伯斯佯謬這一著名科學(xué)問題的探索，其實(shí)就體現(xiàn)了這樣的過程。

還要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，其實(shí)我們的夜空并不是絕對黑暗的。在地球上可以接收到各種各樣的高能或者低能的輻射，只不過我們的肉眼看不見它們，而這正是科學(xué)家們正在研究的課題和對象！

作者：伏遠(yuǎn)（退休天文科學(xué)工作者）

策劃：張超 李培元 楊柳