你如果现在在地球上一个空气质量很好的地区观察夜空,天上的星星依然那么多,多得数不清。现在夜空中的星星比30年前一颗不少,如果宇宙是无限的(很可能是)——有无限数量的恒星和星系(可能有)——那么为什么有那么多恒星的天空没有发出统一的白光,即使在晚上。
1、如果有无数的星星,那么为什么夜空还是黑色的?
这是一个很明智的问题。毕竟,如果你处在一片树海之中,无论你朝哪个方向都会看见树木,要知道这个问题的答案,我们需要回到宇宙刚开始时,恒星只存在于我们宇宙有限生命中的一小部分,所以简单来说就是我们的宇宙不够老,不足以填满来自恒星的光除此之外我们的确拥有大爆炸(重组后)形成的光源,但是由于空间的膨胀,我们看到的光在很早以前就普遍发生了红移。
红移(或由于空间膨胀而增加的光的波长)与我们观测的宇宙微波背景辐射的频率相关,所以,即使有可见光照射,天空大部分是黑色,因为它是一束来自宇宙大爆炸的160.2GHz的光。正如有人指出的,这就是所谓的奥伯斯佯谬,这被称为奥伯斯佯谬——和几乎所有的悖论一样——它根本不是一个真正的佯谬。如果宇宙是无限的(很可能是)——有无限数量的恒星和星系(可能有)——那么为什么有那么多恒星的天空没有发出统一的白光,即使在晚上?原因是宇宙在膨胀,而且自宇宙大爆炸以来就一直在膨胀,
这意味着你离观测者(我们!)越远,膨胀的速度就越快。这导致了两个结果:在距离地球一定距离(420亿光年)的地方,空间的扩张速度超过了光速——因此,超出该距离以外恒星的光永远无法到达我们这里,因为空间的扩张速度超过了星光穿过它的速度!这将我们能看到的恒星数量限制在一个合理的、有限的数量上,随着宇宙膨胀,它会拉伸光的波长——因此,物体距离越远,它们光的频率会变得越来越低。
这被称为“多普勒效应”或“红移”(因为——在一定距离上,所有的星光都会变成红光),除此之外,一切都变成了红外光,然后变成了微波、无线电波等。一旦恒星的光偏离了人类的视觉光谱,没有合适的科学仪器,我们就再也看不见它们了所以,大部分的天空都是黑暗的,因为大部分的恒星离我们太远,移动得太快,这根本不是一个佯谬——只是一个有点令人惊讶的解释!这里有一个哭笑不得的故事。
在1994年的一个深夜,洛杉矶市经历了一次全面的停电,所有的电力来源都切断了,整个城市没有街灯,也没有房子里的灯,什么都没有。一座几分钟前还灯火通明的繁华大都市,突然间陷入黑暗,好奇的人们,在好奇心的驱使下,来到外面想看看发生了什么事。在观察了自己的家、周围的环境和家人之后,有些人抬头看了看天空,
他们抬头看到的事物是如此惊奇和令人不安,他们中的一些人甚至拨打了911。他们说天空中有奇怪形状东西,一团不详的云状物贯穿天际,这些报告如此一致,如此说服力,不能被驳回。事实上,他们的发现并非杜撰——它们是真实的,而且非常真实,他们看到了什么?银河那是我们的银河系,我们的家园,我们肉眼所能看到的所有恒星和行星,我们生存的地方。
它看起来很漂亮,不是吗?然而,你可以确定——我们大概每晚都看不到这种美妙的景色,为什么?答案是:光污染。在不到100年前,每个人都能抬头看见壮丽绚烂的星夜,如今,全球有数百万的孩子们将永远无法在他们居住的地方看见银河。夜晚人造光的增加和广泛使用不仅损害了我们对宇宙的认知,也严重影响了我们的环境、安全、能源消耗和身体健康,
简言之,在光污染区很难看到星星的原因,与当手电筒照射你的眼睛时很难看见星星的原因一样。但并非是手电筒,我们有成千上万、甚至数百万的城市、乡镇、建筑和车辆所产生的光线,直接的照射进我们星球上许许多多双眼睛里,如果你想看光污染的潜在影响,这里有一个视觉对比图,来自darksky.org,左侧是一个普通郊区的午夜上空。