爲什麼夜晚是黑色的?你以爲這很“正常”,其實隱藏着絕望的事實

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關於地球夜晚爲什麼是黑色這個問題,不少人可能會覺得很“蠢”。

【白天的高樓大廈,到晚上漆黑一片】

地球自轉導致晝夜交替,這是幾歲的小孩子都知道的常識,就像在問你的爸爸爲什麼是爸爸一樣。

【晝夜交替是常識】

但其實地球的夜晚隱藏着巨大的學問,越是深入挖掘,就越讓人覺得絕望!

黑夜之下潛藏“端倪”

關於這個問題,在近代時期著名科學家開普勒也曾提出過,只不過他的出發角度和我們有所不同。

開普勒認爲在地球的附近存在無數的恆星,他們都會散發出強烈光芒,從而“點亮”周圍的黑夜。

按理來說,地球背對太陽的一面也會被這些恆星所照射,爲何我們還是進入了黑夜呢?甚至整個宇宙都是黑暗、冰冷的,那些恆星的光芒究竟去了哪裏?

有人說,是黑洞吞噬了恆星的光芒,事實上在如今的宇宙當中,黑洞這類天體僅僅佔據很小的一部分,而且不是每一顆恆星光芒的必經之路上都有黑洞,也就是說總有逃逸出去的光!這些光究竟去了哪裏?

這個疑問一直到18世紀,一位名叫奧伯斯的天文學家提出了大膽的假設——奧伯斯佯謬,他認爲地球的夜晚應該是光亮而不是黑夜。

這個假設主要基於宇宙是穩定且無限大的,時間平直,當中均勻分佈着各種發光體(恆星等),發光體的照度與距離的平方呈現反比,使得全部反光體的照度的積分不收斂,不發光球體不管是背陽面還是朝陽面都應當無限亮。

這個假設和之前我們說到的宇宙恆星無限多會照亮不發光球體本質上是一樣的。

這一假設在當時並未引起足夠的重視,後來隨着人類天文學的不斷進步,人們才重新審視奧伯斯佯謬。

結果驚訝地發現,當初奧伯斯提出的假設並不瘋狂,有兩種說法可以解釋!

宇宙的紅移現象

其中最受認可的就是紅移現象

紅移指的是當物體的電磁輻射因爲某些原因,導致可見光的波長不斷被拉長、頻率降低的現象。

【紅移的本質】

與之相反,如果電磁波輻射的波長變短,頻率增加就被稱爲藍移。

那麼紅移和我們今天說到的黑夜有什麼關係呢?在此之前還要提到宇宙大爆炸理論

一些天文學者認爲,我們如今身處的宇宙是從137億年前的一場大爆炸開始的,那是一個質量無限大、溫度無限高、體積無限小的點。

在極度的高度之下產生了爆炸,由此散射出了許多如今宇宙的物質,而後逐漸形成各種星系。

在這個過程當中,爆炸的邊緣也就是宇宙邊緣還在不斷對外擴張,它的速度非常快,已經超過了人類的想象。

由於宇宙的不斷膨脹,導致如今的各大天體之間距離越來越遠。

我們可以將宇宙想象成一張巨大的蜘蛛網,而太陽系就是蜘蛛網上的一粒塵埃,隨着蜘蛛網不斷變大,它和周圍“塵埃”的距離也越來越遠。

【宇宙背景微波】

有了這個概念我們也就不難理解,爲何其他恆星的光沒有照射過來點亮地球。

當恆星的位置被拉開之後,電磁波的波長不斷被拉長,在很遠的地方這種電磁波就已經被紅移作用拉到微波波長,成爲宇宙背景輻射的一部分,自然就無法抵達地球。

這也意味着,在我們現如今的宇宙當中,光在理論上的速度達到了極限,但無法無限制傳播。

還有一種說法認爲,其實這也是奧伯斯自己說的,他認爲在黑暗的宇宙當中,應該存在很多氣體和塵埃,它們阻隔了光的直線傳播,以至於無法抵達地球。

其實這也和宇宙大爆炸理論有關,因爲在相關理論當中指出,宇宙大爆炸之後產生了大量的塵埃。

這些塵埃聚集起來之後就是我們今天見到的一顆顆星辰,但總有未能聚合的塵埃漂浮到宇宙當中,成爲“流浪兒”。

但很可惜,當時的奧伯斯並未認識到,這和熱力學第一理論相悖。

熱力學第一理論指出,能量是守恆的,當一種物體失去能量之後,其他物體勢必會得到這部分能量,從而產生了一種動態平衡。

按照奧伯斯的說法,當發光物體的光散射出去之後,被塵埃所阻擋,這些塵埃又會因爲發熱而散發輻射。

理論上來說,如今的宇宙應當有均勻的輻射存在,宇宙不是冰冷的,而是熾熱的!這一點就有些矛盾了。

科學背後令人絕望

其實不管是哪種解釋,都無法完美印證奧伯斯的假設,越是深入探究,我們越能夠感覺人類的渺小和無助,以至於衍生出了絕望的心理。

宇宙的紅移現象告訴我們,宇宙的邊際很有可能在以超光速的速度膨脹

以人類現有的技術水平來說,還沒有製造出能夠達到光速1%的飛行器,超光速更是遙不可及。

根據愛因斯坦的廣義相對論,除非人類拋棄自己的肉身和飛行器,否則永遠不可能超光速。

那麼,這是否意味着人類永遠無法觸及宇宙的邊境呢?進一步來說,人類沒辦法認識宇宙的全貌

這無疑是讓人絕望的事實,不論人類如何努力,未來註定會像“籠中鳥”一樣,被禁錮到現有的宇宙當中!

不過我們也不能太過悲觀,未來的事情誰都說不清楚,萬一會有新的科學發現呢?


參考資料:

【1】陸啓鏗,鄒振隆,郭漢英. 典型時空中的運動效應和宇觀紅移現象.《物理學報》,1974

【2】(美)裏查德·奧爾森(R.Olson)主編;劉文成等譯,科學家傳記百科全書 上,華夏出版社,2000.05,第78頁

【3】中國科技網《破譯宇宙成分研究二十年結果出爐——暗能量與暗物質獲迄今最精確計算|總編輯圈點》

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