為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

現在在每天下班,走在回家的路上,抬頭望向夜空,天上無星無月,只有無盡的黑暗將你四周的霓虹燈凸顯的更加明亮。在城市中打拼的打工人似乎已經習慣了這漆黑的夜。

為什麼夜空是黑色的呢?這個像是在小學科普書籍《十萬個為什麼》裡出現的問題,漆黑的夜空看似正常,其實

背後隱藏著一個令人“絕望”的事實

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

人們對夜空的誤解

小時候在看科普雜誌的時候,大家看到的知識往往是這樣的:早上太陽昇起,太陽光讓一切變得明亮,而晚上

太陽移動到了地球的背面

,沒有太陽光的存在,所以一切都是黑的。人類也因此養成晝出夜歸的習性。

這種說法對嗎?對,但是不準確。我們人類確實因為沒有太陽光而看不到東西。但這並不能解釋夜晚天空是黑的,只能說是

“人類在晚上看不到東西,沒有太陽光人類感受到一片黑暗”

要說清楚這個問題,我們得先講人為何能看清楚物品,人為什麼能感受到的了光亮。

人眼是光的感覺器官

,人類用人眼來接受來自於外界的資訊。人眼中的

角膜和晶狀體能聚焦外界發射進眼睛的光線

,之後

再將影象投影到視網膜上

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

視網膜受到投降後,利用裡面的感光細胞,影像符號轉化為

電訊號

,並將其透過傳遞神經

傳給大腦

,大腦接受資訊後,開始綜合分析,並最終形成人類所看到的景象。

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

所以,你能看到東西、能感覺到光亮與黑暗,是因為眼睛接觸到了光。空氣折射,物體的各種反射光讓你覺得“亮”。你覺得“暗”的原因只是因為

光不夠多,無法把物體折射到你的視網膜裡

照小時候說的那一套太陽移動到背面就看不見的說法,只是因為太陽在你所處的地球的背面,你身在

地球的影子中

四周的景物因為

有足夠的光所以無法反射到人眼裡

,和夜空是黑的

沒有直接關係

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理論中的明亮夜空

我們從很早以前就開始對這片宇宙有遐想了。天狗食日,嫦娥奔月……看起來,這片宇宙離我們很近,但實際的距離卻很遠。

愛因斯坦是最早一批敢於對這片浩瀚宇宙下定義的人,它的相對論讓我們瞭解到了宇宙的時空概念,而後人類的天文望遠鏡,以及數次嘗試著遨遊太空,美國人登月,火箭發射,探測器飛向木星。天文航天方面的進步,讓我們更瞭解這片宇宙,我們也瞭解到,地球不過是這片宇宙中非常渺小的灰塵罷了。

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

除我們地球外,宇宙中,還有許多行星,恆星這樣的天體,

有的恆星的大小甚至超過了太陽

。這是經過無數代天文學家偵測,證實的不可否認的事實。並隨著天文學的普及,也成為了我們的常識。

那麼問題來了,既然宇宙中還有這麼多恆星,它們發出的光應該是很亮的。如果說宇宙無限大,那這些恆星的亮也應該是無限大的。那麼不管我們是否處於太陽背面,這些無窮亮的光都能把天上的天體照亮。那

為什麼天空卻是漆黑一片的呢?這些光去哪裡?

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奧伯斯佯謬

在1823年,德國的天文學家奧博斯便早早的想到了這個問題。奧博斯指出,如果宇宙是

無限的穩定態

,那處在無限宇宙的

恆星的光也是無限大

,那麼

夜晚該是永遠光亮的

。這就是著名的

奧伯斯佯謬

但是,就事實來說,現在我們頭上的天空確實是一片漆黑。不管原因為何,這種說法肯定是錯誤的。那麼問題就在於,奧伯斯的這個理論,

錯在了哪裡?

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關於這個問題,奧博斯自己是這樣解釋的:宇宙並不像我們之前常規觀念所認為的,是透明的。宇宙空間裡充滿了黑暗的星體、塵埃和氣體。當遠處的星體發出光亮,會被這些星體、塵埃和氣體擋住。光也因此傳不到地球上來。

但這種說法被其他科學家駁回了。根據熱力學第一定律我們可以得知,孤立的系統的能量永遠守恆,恆星往黑暗星體傳光的過程,是一個

黑暗的星體、塵埃和氣體

,所以在這個過程中,

擋住

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即,受到恆星照射的黑暗星體,會開始變熱,並開始

孤立的系統

。這相當於黑暗星體表面上的溫度,所以這個黑暗星體四周的天空應該與天空一樣亮才對。

舉個在現實中最能被人理解的例子,你晚上抬頭看月亮,月亮是亮的,這就是因為

能量守恆

放出輻射

。所以奧伯斯自己的解釋不太能在科學家哪裡站住腳。

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可能的真相

關於奧伯斯佯謬,現在通常是有兩種解釋,

月亮反射了太陽的光

光的速度是有限的,如果我們要在無限的宇宙觀察到由恆星發出的有限的光,這種事情說起來是很矛盾的。也就是說,沒有出現奧伯斯佯謬中夜空也一片光亮的原因,是因為

月亮本身也不會發光,它也是黑暗星體

,光無法傳達。

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

人類觀察宇宙,其實是在觀察宇宙的歷史時間。我們嚮往觀察這些天上星體的過程,其實是觀察的宇宙過往的歷史。觀察宇宙觀察的是宇宙年齡,所以我們能觀察到的年齡是有限的。

這個觀念在天文學中被稱為

一是因為宇宙的年齡有限論,一是紅移現象。

。這是什麼意思呢?這也就是說,以觀測者作為中心的球體空間,從球體空間中心出發,觀察者最後能探測到的物體之間的範圍。

發出光的恆星離我們實在太遠了

。這段距離,被稱為可觀察宇宙。2013,天文學家對宇宙年齡的估計約為

可觀測宇宙

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說通俗點,宇宙的年齡只有138億年,所以我們能觀測到的宇宙的年齡也就是138億年,根據宇宙學原理推測,

即該範圍邊緣的物體所發出的光能夠被觀察者所接受的極限距離

。正是因為宇宙中的部分割槽域太過於遙遠,所以那些遙遠區域發出的光芒沒有足夠的時間抵達地球。

簡單來說,因為距離太遠了,所以光夠不到地球,所以地球接收不到。自然不會產生奧伯斯佯謬中描繪的現象了。

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第二個理由,是因為

138億光年左右

,讓我們看不到那些光。

紅移,在物理學上指的是因為電磁輻射的原因,導致波發生變化。而紅移在光波中主要表現的是,

現在的可觀測宇宙半徑是465億光年

。把光波放在光譜中,當光波波長變長時,

紅移現象

,這個過程就被稱作紅移。

而在天文學中,也有一個叫宇宙學紅移的定律,那就是大名鼎鼎的

光波因電磁輻射,導致它波長變長,從而使光波頻率下降

。這個過去被稱作哈勃定律的定義,指的是遙遠星系的退行速度與它們和地球的距離成正比。

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哈勃定律是怎麼確定的呢?這是因為當時,天文學家維斯托,透過觀察,發現

光波譜線會往上移動

。這下讓天文學家們炸了鍋,在地球上的觀測位置不變,又根據愛因斯坦廣義相對論中所說,光速一定,時空協調一致的原理。在這種狀態下,星系的光譜發生紅移,

哈勃勒梅特定律

事實上也正是如此,發現星系的光譜紅移的這一現象,極大程度上的佐證了宇宙是在不斷膨脹運動的。這也暗合了

有36個星系的光譜發生了紅移

的理論。

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

哈勃定律的出現,解釋了沒有發生奧伯斯佯謬的原因。首先,宇宙並不是恆態、無限的。

難道是因為這些星系正在遠離地球?或者說是宇宙在不停的運動中?

,在這個不斷膨脹的宇宙中,遠方的天體正不斷在離地球遠去。距離的增加使得他們發出的光波發生紅移,這就讓本應明亮的光變得黯淡,人類在地球上自然不能觀察到。

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

夜空中的絕望事實

正因為宇宙的不斷膨脹,我們這個宇宙的未來將會是淒涼的。因為星系之間的距離不斷增加,光波的紅移會被持續拉長,最終到了不能維持星體的溫度的情況。

根據霍金的理論,恆星最後會因燃料與氣體而耗盡,比如太陽,在他發完光和熱之後,智慧餘留下黑洞。黑洞又會因放出霍金輻射而消失。最終,宇宙將會因為不斷膨脹,導致宇宙溫度不斷降低,

宇宙大爆炸

。這時,在宇宙中將無法做出任何活動,因溫度過低而導致宇宙熱寂。到了那個時候,

只有有限的恆星發出的光能夠到達地球

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這個宇宙是的生命也是有限的,我們更像是寄生在宇宙上。終有一天,

將達不到維持生命的熱度

簡單的自然現象背後,隱藏著許多的天文學知識。正是因為人類不斷的思考,才能提出如此之多的假設與理論。夜晚天黑是一個在正常不過的自然現象,但如奧伯斯這樣的科學家,就會繼續往下思考,到底為什麼夜晚天就會黑?

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

按照現有的天文學知識來看,夜晚不應該是亮的嗎?正因有這樣的問題出現,後生代的科學家們才會往這方面思考,驗證,最終推翻了過去認為的宇宙是靜態的,並提出宇宙大爆炸理論。

所以,萬不可小看簡單的物理現象,物理學的偉人牛頓,不也是因為被蘋果砸了一下,而研究出牛頓定律呢?

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

結語

現在人類對宇宙的瞭解還知之甚少。目前,我們人類最遠登陸的天體也不過是月球,連太陽系都沒有出,更別提浩瀚無垠的宇宙了。並且很多天文學上的概念都還僅處於猜測階段,比如愛因斯坦在相對論中,因提出引力是扭曲時空的存在這一觀點而大膽推測,

宇宙的一切將歸為虛無

。而

當宇宙的生命來到盡頭,我們人類也會隨之消亡。

為什麼夜空是黑的,你以為的正常,卻隱藏著絕望的事實

就算宇宙大爆炸會導致宇宙熱寂,但這還有很長一段時間呢。人類到現在發展不過萬年,誰又說得準,未來人類不會征服宇宙這片星辰大海呢?

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