我们小的时候一定都有这样的记忆,在夏日的夜晚,吃完晚饭后闲来无事,坐在院子里的小板凳上,或者是站在自家的阳台上,抬起头仰望星空,一定会被它的美迷住,也会被夜空神秘的漆黑面纱产生无限的好奇和遐想。这样漆黑的一片夜空,应该是人类对色彩-黑色最早的认知了吧 。 也许有这样一个问题,在我们小的时候都曾经有过疑问,可能也会去问父母:为什么白天是亮的,而夜晚却如此漆黑? 我们的父母也就会很敷衍的回答:因为白天有太阳,晚上没有,没有太阳的照亮,夜晚当然是黑的。或者有些家长,干脆直接说他们也不知道,没有为什么,就是自然规律而已。慢慢的我们对白天的亮,和夜晚的黑,早就习以为常 ,也不会再去问这些并没有人为我们解释的问题。 然而,对于有些科学家来讲,这个问题确实他们终其一生想找到答案的问题。爱德华·哈里森,一位出生在第一次世界大战末的高能物理学的科学家,曾经写过这样一篇科学论文,名字叫做《黑夜:宇宙的一个谜》 ,在这篇文章中,他就深入探讨了为什么黑夜是黑色的这个问题。他发出这样的思考:"我经常会思考,宇宙为什么不是充满光的?就算现在,我解决了这个问题,也会时常被大自然的神奇力量所打动"。 黑色的夜空,似乎是个宇宙的"悖论" 要说我们对宇宙的探索,还要先从伽利略发明望远镜说起。1609年美,意大利天文学家/物理学家伽利略,设计了一台目镜为凹透镜,而物镜为凸透镜的望远镜,这个望远镜的放大倍速为32 倍。 用这个望远镜,伽利略对准了月球-这是人类首次对月球进行科学的检测,也可以说是开启了人类对宇宙探索的新纪元。 从望远镜发现开始,人们就开始了对夜空不断地观测,也慢慢地发现,原来璀璨夜空中,每一个发光的小点,都不像我们想象的那样微不足道,虽然它们离我们十分遥远,但它们都像给我们带来光和热的太阳一样,散发着光芒和热量,甚至有些恒星比太阳还要大。 仅仅在银河系中,就有数以千亿计颗的恒星,而在宇宙中这个数目更是不知是一个多大的数字。早在上个世纪的90年代,哈勃望远镜连续10天对大雄做的一小片星空进行了不间断拍摄 ,得到了一张也许我们都不陌生的著名照片,它的名字就是"哈勃星空"。 从这张照片的比例来看,这片天空的大小,就好比我们站在100米以外看一颗柠檬,而这么小的一片天空中,就数出3000 多个星系,而每个星系中都含有月几十亿 到几千亿 恒星,如果照此推算的话,我们周围的这片天空,至少有一千七百多亿的星系,均匀分布在天空中。 这就不禁让人对夜的黑产生了巨大的疑问:光在传播过程中是没有折损的,而且传播速度相当的快,大约祖佑三十万千米每秒,那么宇宙中这么多发光的恒星,它们的光传到地球上,只是时间早晚的问题,按理来说,我们所观看的夜空,应该是跟白天一样明亮的,但事实并非如此,而是一片漆黑,这岂不是和光的传播规律形成了悖论吗? 这么多的星系,足以照亮整个地球,让它24小时都充满光明,然而事实上,我们仍依靠太阳来照亮,而在太阳照不到的时候,便是黑夜 。这简直就是令人匪夷所思的一个矛盾悖论,到底有什么样的科学解释,能解释的通呢? 夜空为什么是黑色?在很久前就开始困扰很多科学家 实际上,今天的我们,并不是第一个来思考这个问题的人。 爱德蒙·哈雷 早在十七世纪的时候,天文学家就开始思考这个问题,而这个问题,一直持续困扰众多天文学家和物理学家,到了十八世纪,周期彗星的发现者,哈雷,也在探索同样的问题,但似乎并没有人可以给出明确的答案。 海因里希 奥伯斯 而到了在十九世纪初期,这个问题,终于被德国的天文学家海因里希 奥伯斯十分详细而且系统的阐述了出来,这个小孩子都在好奇,大人也不知道只能敷衍的问题,被搬到了科学的层面上进行了讨论,由于它的提出者奥伯斯第一次正式阐述了这个问题,"晚上为什么天是黑的"这个问题,又被称为"奥伯斯佯谬"。 奥伯斯佯谬又称奥伯斯吊诡、黑夜佯谬或光度佯谬,是由德国天文学家奥伯斯于1823年提出,于1826年修订,指若宇宙是稳恒态而且无限的,则晚上应该是光亮而不是黑暗的。在此之前,类似的想法已由开普勒于1610年提出,后来于18世纪爱德蒙·哈雷及契苏等天文学家的研究中逐渐成熟。 众说纷纭,"奥伯斯佯谬"的解释多种多样 对于夜空为什么是黑色的这个问题,其实有一种最简单的解释方式,当然了,这个解释不一定正确,但也有一定道理。 科学家们说,虽然宇宙是无限大的,但是,恒星的数目虽然数以亿计,但也终有定数,所以他们曾认为,宇宙中的一切,都在加速中聚合到一起 ,其实放在今天来看这个解释可以说是十分牵强,或者根本就是所答非所问的。 而面对这样的难题,事实上科学家们也有点抓耳挠腮不知怎么解释,甚至,开普勒为了尝试解释这个问题,提出了更加不合理,可以说是有点荒谬的说法,他阐述到,也许宇宙中存在一堵黑色的墙 ,遮住了远方恒星散发出的光芒。这样的解释,不禁让人觉得开普勒有了一丝丝"神棍的"色彩。 对于这个问题的解释,天文学家哈雷似乎有更好解释。他提出,离我们地球越遥远的恒星,在视觉上看上去就越暗淡,并且有些恒星的光并不能被我们看见,那是因为有一些比他们更近的恒星,把他们遮挡住了 ,就好像我们说的成语"一叶障目"一样。并不是说叶子后面没有更多的叶子了,而是这片叶子里我们的眼睛太近了,近大远小,把我们的视线完全遮挡住,而看不到后面的世界了。 但是这个理论,也存在他的漏洞,因为在这个理论中,哈雷认为被遮挡住的那些恒星,并不会为宇宙贡献任何光,这个想法,从根本上就是很片面的 ,人们也很肯定,它是错误的。 其实早在哈雷提出他的理论的五十多年前,就有另一个瑞士天文学家-下西亚克斯,对这个问题提出了一个稍微更经得起推敲的理论,当然了,这个理论,基于之前的荒谬的"黑暗的墙",而他指出,与其说挡住光亮的是一堵墙,不如说是散播在宇宙中的各种气体,微颗粒,尘埃等,人们给这些物质起了一个"时髦"的名字叫"暗星云 "。 这个解释看似合理,却和热力学第一定律形成了悖论:根据热力学第一定律,如果宇宙中存在这些物质,那么在足够的时间里,它们终将吸收热量,变得和恒星一样"炽热",同样也变成可以发光的物质。 问题尚未定论,却有最佳说法 产生一些新的说法,让科学家们大费脑筋。经过无数的讨论,最终形成了一种,也许不是正确,但是却看似没什么瑕疵,更容易被大众接受的说法。 首先,我们要知道,宇宙,仅仅是在138亿年前的一次"宇宙大爆炸"中产生。我们开始观测到的天体,至少要来自于138亿年内,也就是地球产生以后,但是,这并不是说,我们就能观测到138亿光年以外的天体。 原因基本有以下两点:第一,宇宙中的天体,是在不断运动的,也就是说,可能有一些很古老的天体,在能被观测到之前,就已经运动到了138亿光年以外了 ,所以说,这些天体就并不能被我们所观测到。这也就是很著名的宇宙膨胀说。 其次,宇宙膨胀的过程中各个天体远离彼此,在多普勒效应的作用之下,他们的光,变成了人类肉眼并不可见的红外线,紫外线,微电波等等,亦或是根本传播不到我们所居住的地球上来。 在这种作用下,其实不是宇宙本身有边界,而是说,我们人类的观测范围有边界,这个观测边界大概在9-10亿光年左右,而如果是肉眼观测的话,那这个距离就大大缩短了,仅有254 万光年,这也是我们肉眼能看到的最圆的星系-仙女座。我们看仙女座,不过是一个芝麻粒还小的斑点罢了。 结语 从古至今,每当人们仰望星空,都会对宇宙产生无限的探索。 的确,遥远的星系在黑夜的神秘面纱下闪烁,让无数人都为之着迷神往。对于夜空的思考,也许从有人类开始就已经存在了,而指导伽利略发明天文望远镜,这种探索,又上升到了新的层面上,简简单单黄口小儿提出的问题:为什么夜是黑的,后面竟然隐藏着这么大的奥秘和玄机,让无数天文学家和物理学家在四个多世纪都上下求索。 直至今日,都没有一个理论可以解释的通这个小小的问题,科学家们只能根据已知的知识,来推断出"相对合理 "的解释。 随着科技不断发展,人类对宇宙的检测,一次又一次不断的突破出新的阶段,也许在未来的几十年里面,科学家们会研究出更灵敏的观测设备,来探索更多的星系,又或者能发现一些新的论点,来解释一些还没有找到明确答案,或没有得到足够例证的问题。也许那个时候,即使是现在最符合常理的说法,都会进一步的被打破推翻,新的理论又会被重建。 我们常常以为,我们应该发现了足够多的星系了,但实际上,这还只是冰山一角。荷兰的三位天文学家发现,其实星系的密度再逐渐增加,并且他们其中一员,在NASA的新闻发布会上是这样说的,他说:"十分令人难以想象的是,宇宙中还有至少百分之九十的星系是未被发现的,等待着我们去发现探索 "。的确啊,浩瀚的宇宙,一望无垠的夜空中还隐藏着多少深不可测的奥秘,也许我们永远也说不清。