夜空為什么是黑的 夜空為什么是黑色的
夜空是黑色，這個(gè)是基本的觀(guān)察常識，大家心里都非常清楚這一點(diǎn)，但是用科學(xué)的理論來(lái)解釋?zhuān)鋵?shí)并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，作為一個(gè)自然現象，必定會(huì )用科學(xué)的方法來(lái)解釋?zhuān)旅娼o大家分享夜空為什么是黑的詳細的科學(xué)解釋。
一看到這個(gè)標題，你一定以為我——不是沉浸在兒童版《十萬(wàn)個(gè)為什么?》不能自拔，就是已經(jīng)被科普整成腦殘，問(wèn)出如此這般連幼稚園的小盆友都會(huì )搶答的問(wèn)題。
但我要說(shuō)的是，你怎么看待我并不重要，重要的是，這個(gè)問(wèn)題的答案竟然能夠暗合著(zhù)名的宇宙大爆炸理論!
這是真的嗎?到底怎么一回事?
還是回到原點(diǎn)，先來(lái)說(shuō)說(shuō)「夜空為啥是黑暗的?」
這不簡(jiǎn)單嘛，你會(huì )一本正經(jīng)地解釋?zhuān)阂驗榈厍蜃赞D，形成晝夜交替，夜晚沒(méi)有太陽(yáng)光，當然會(huì )變成黑暗世界啦。
我馬上就會(huì )反問(wèn)：可是在月球上，無(wú)論有沒(méi)有太陽(yáng)光，阿波羅登月宇航員看到和拍到的天空都是黑的，又該怎么解釋?
聰明伶俐的你立馬堵住窟窿：因為月球上沒(méi)有大氣，而地球上有大氣。白天大氣散射太陽(yáng)光，才有了白晝，夜晚沒(méi)有太陽(yáng)光可以讓大氣散射，所以天空看起來(lái)就是黑暗的。
我步步緊逼：不對吧，夜晚沒(méi)有太陽(yáng)，可還有皎潔的月光和閃耀的星光呢!
你卻不甘示弱：月有陰晴圓缺，跟陰天下雨，都看不到月亮。至于那點(diǎn)星光，不是被霧霾了，就是被光污染了。再說(shuō)，就算跑到地球最干凈的地方去看星星，最多用肉眼只能看到3000多顆，而絕大多數恒星離我們都太遠了，根本看不到。
我還是不依不饒：盡管我們可觀(guān)測宇宙是有限的，但大宇宙是無(wú)限的，擁有的恒星也是無(wú)數個(gè)，所有恒星的星光加在一起，就應該亮如白晝，不是嗎?
你還是沒(méi)有被說(shuō)服：星光相加的效果的確有，不過(guò)——還是不可能亮如白晝。
我步步為營(yíng)：可是你別忘了，宇宙無(wú)限，恒星無(wú)數!無(wú)窮無(wú)盡的星光相加起來(lái)就應該亮如白晝。這就像我們跑到原始森林結果迷路了，無(wú)論朝哪個(gè)方向看，都被樹(shù)木包圍了，擋住了視線(xiàn)。
你反問(wèn)道：那又怎樣?!
我微微一笑：那我們就用數學(xué)來(lái)說(shuō)話(huà)——
按照這張圖里給出的現成算式，R表示觀(guān)測星空殼層的距離，△R表示星空殼層的厚度，N表示恒星分布密度，R宇宙表示宇宙的半徑……
如果宇宙是無(wú)限的，宇宙半徑也是無(wú)窮大，那么最終得出總亮度也應該無(wú)窮大。這就是說(shuō)，從地球上每個(gè)方向看星空，星光的亮度都趨向無(wú)窮大，那么夜晚就應該亮如白晝。
你也微微一笑，直指星空：不管怎么算，這個(gè)結論就是不符合觀(guān)察事實(shí)，事實(shí)勝于數據和詭辯。
我笑道：這的確是個(gè)問(wèn)題——一個(gè)好大的問(wèn)題。
事實(shí)上，這個(gè)問(wèn)題就是科學(xué)史上著(zhù)名的【夜黑佯謬】或者叫【光度佯謬】。
因為是由19世紀德國天文學(xué)家?jiàn)W伯斯提出的，所以又叫【奧伯斯佯謬】。
既然叫佯謬，也就是佯裝這是個(gè)謬誤。科學(xué)中的佯謬/悖論都是科學(xué)家們提出的疑難問(wèn)題，不斷提出、研究、最終解決佯謬——這就是科學(xué)研究的路徑。
有趣的是，最早解釋這個(gè)佯謬難題的，不是奧伯斯本人，也不是別的天文學(xué)家，而是文壇巨匠愛(ài)倫·坡——
一個(gè)懷揣著(zhù)黑暗宇宙觀(guān)、度過(guò)黑暗人生的人，恰巧解釋了夜黑佯謬。
他在哲理散文詩(shī)《我發(fā)現了》里頭這樣解釋?zhuān)?/p>
星若無(wú)窮盡，天空將明亮。仰望銀河，君可見(jiàn)背景片片無(wú)點(diǎn)狀?夜空暗黑，原因僅此一樁。光行萬(wàn)里，發(fā)于恒星之初創(chuàng )。抵達地球未及時(shí)，只因路遙道太長(cháng)。
按照他的解釋?zhuān)瑹o(wú)數星光之所以沒(méi)有把夜空變得亮如白晝，是因為距離太遙遠，星光尚未能到達地球。事實(shí)上，這種解釋正好暗合了宇宙大爆炸學(xué)說(shuō)。
根據大爆炸理論，宇宙開(kāi)始于138億年前的大爆炸，我們現在的觀(guān)測范圍最多只能退回到宇宙的嬰兒期，看到大爆炸的余暉——也就是宇宙微波背景輻射，這是人類(lèi)用肉眼無(wú)法看得見(jiàn)的光。
這是以太陽(yáng)系為中心的可觀(guān)測宇宙，最外側就是觀(guān)測邊界——大爆炸的余暉。
也就是說(shuō)，宇宙在時(shí)間上的有限，也限制了我們的空間觀(guān)測范圍，我們的可觀(guān)測宇宙并不是無(wú)限的，恰恰是有限的。
另外，宇宙在加速膨脹，產(chǎn)生的紅移效應，也使得所有從遙遠星系飛到地球的光，都在朝著(zhù)長(cháng)波、低頻的光波譜線(xiàn)移動(dòng)。也就是說(shuō)，星光變得弱爆啦。毫無(wú)疑問(wèn)，這種紅移效應增強了夜黑的效果。
當然了，如果人類(lèi)長(cháng)著(zhù)COBE衛星那樣的天眼，能夠 看到微波的話(huà)，我們所看到的夜空——的確明亮如晝，就不是現在黑暗夜空了。
現在你明白了吧，千萬(wàn)別把「夜空為什么是黑暗的?」當成小兒科問(wèn)題，簡(jiǎn)單背后往往都藏有大玄機。
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