夜空為什么是黑的？原來是這么回事！

當夜晚來臨時，看到頭頂上漆黑的夜幕和點點星光。古人常常在夜晚時秉燭夜游，抒發歲月無常的感嘆。而現在隨著工業化進程的加速，各種霧霾粉塵顆粒的飛揚，使我們的夜空中的星星越來越少。每當夜晚時刻，我們都會抬起頭看看天空中有沒有星星。但是看著夜空中稀疏的星星，卻從來沒有人想過夜晚為什么是黑的？

Tips：繁星指多而密的星星。 星星內部的能量的活動使星星變的形狀不規則， 星星的亮度常用星等來表示，星星越亮,星等越小。

今天小編就帶大家去了解為什么夜空是黑的。

為什么夜空是黑的？

從古至今，我們的生活都是日出而作日落而息，這因為一到晚上，天就一片漆黑。古人們不了解，就將這種現象歸結于神靈，留下了天狗食日、燭龍暝為夜的傳說。到了16世紀，哥白尼的“天體運行論”出現，人們開始了解到，是因為地球自轉，導致晝夜交替。

但是在近代天文觀測之后，我們在宇宙中發現了許多的天體，那么到了晚上，即使沒有太陽光的照射，憑著眾多的天體，夜空中也應是亮如白晝才對。為什么晚上還是一片漆黑？這就是著名的奧伯斯佯謬。

Tips：日食solar eclipse，又叫做日蝕，是月球運動到太陽和地球中間，如果三者正好處在一條直線時，月球就會擋住太陽射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，這時發生日食現象。

奧伯斯是活躍在19世紀的德國天文學家。他認為，假設宇宙是穩恒態而無限，而且有無數平均分布的發光星體，即使距離得很遠，但是考慮到宇宙中所有光照之和，以及光在真空中是直線傳播，那么夜晚也應該和白天一樣亮才對。但實際上，夜晚確實黑暗的。

對于這個問題奧伯斯本人也曾思考過，他認為宇宙中存在著許多的塵埃和氣體，這些塵埃將恒星的星光遮擋，讓這些星光只能傳出一小段距離，不能到達地球，所以夜晚是黑暗的。但這個解釋違背了熱力學第一定律，即使是塵埃也會升溫，會發出輻射，導致天上有均勻的輻射，所發出的高溫和太陽差不多，那么夜晚也應該太陽一樣亮才對。

Tips：輻射Radiation，指的是由場源發出的電磁能量中一部分脫離場源向遠處傳播，而后不再返回場源的現象，能量以電磁波或粒子的形式向外擴散。

另一位大神開普勒認為，奧伯斯佯謬證實了宇宙是有限的，或宇宙中的恒星是有限的。但是即使恒星是有限的，但即使有限的恒星仍然大到足以照亮整片天空，這就說在宇宙中發光物質基數大的情況下，不允許出現這種情況。

分形學的權威本華·曼德博則用他引以為傲的分形學來解釋這種現象，他認為星體是以分形的方式分布在宇宙中的。也就是說恒星的分布不均勻，這些恒星可能都藏在了某一個區域躲貓貓才會導致夜空是黑暗的。但是如果星星不均勻分布的，地球處于暗區，那么不僅是夜晚，白天也是暗的，所以這個解釋也是不恰當的。

Tips：本華·曼德博1924年11月20日－2010年10月14日，猶太人，生于波蘭華沙，數學家。曼德博幼年隨全家移居巴黎。曼德博大半生均在美國度過，擁有波蘭、法國和美國的三重國籍。

最后給出奧伯斯佯謬答案的是一位美國詩人愛·倫坡。愛·倫坡在他的詩中寫到：“星星是連續不盡的，......因為距離的遙遠，光芒從未能到達我們”,他認為之所以遙遠恒星的光沒有照亮夜空，是因為它們離得太遠了還沒到達地球。

哈勃的紅移現象

20世紀初，埃德溫·哈勃發現了一個特殊的現象能夠完美解釋奧伯斯佯謬那就是紅移。埃德溫·哈勃是個美國天文學家，聽著這個名字是不是感覺很熟悉，一下就聯想到了哈勃望遠鏡。實際上哈勃望遠鏡就是以埃德溫·哈勃的名字命名的。

Tips：哈勃望遠鏡是以美國天文學家愛德溫·哈勃為名，于1990年4月24日成功發射，位于地球的大氣層之上的光學望遠鏡 。圖片中是哈勃望遠鏡記錄下星系碰撞的樣子。

哈勃早年讀的是法學，曾經還當過一段時間的律師，但是因為放不下深愛的天文學，于是就放棄了律師這個金飯碗，轉而到了芝加哥大學葉凱士天文臺學習工作。1919年，哈勃受邀到加州威爾遜山天文臺工作，此后除了二戰時期到美軍中服役外，他一直留在威爾遜山工作。

哈勃的早期工作主要圍繞著星云的研究，1924年，他發現了仙女座大星云M31和三角座漩渦星云M33中的一批造父變星，證明它們都是遠在銀河系外的河外星系。這是20世紀天文學最重大的成就之一，河外天文學因此誕生，哈勃也被譽為“河外天文學之父”。但這并不是他開掛般人生的終點。

Tips：美國著名天文學家，研究現代宇宙理論最著名的人物之一，河外天文學的奠基人和提供宇宙膨脹實例證據的第一人。

1929年，哈勃根據他本人所測定的星系距離以及斯弗萊的觀測結果，發現距離我們越遠的星系遠離的速度越快。哈勃定律中就有紅移現象。紅移是什么呢？紅移這種現象，最初是針對機械波而言，即一個相對于觀察者運動的物體，

離得越遠發出的聲音越弱，波長變得較長。離得越近發出的聲音更強，波長比較短。比如說，在日常生活中，當一輛車從我們面前駛過的時候，當它離我們越來越近時發出的聲音更加的洪亮，它的波動頻率越高波長就越短。當它離我們越來越遠的時候，聲音就會越來越小，波長越長。

Tips：紅移現象在物理學和天文學領域，指物體的電磁輻射由于某種原因頻率降低的現象，在可見光波段，表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離，即波長變長、頻率降低。

后來紅移現象被延伸到物理學和天文學領域中，即因為某種原因的干涉，導致物體的電磁輻射頻率降低的現象。目前紅移分三種，分別是多普勒紅移，引力紅移。宇宙學紅移。

我們知道光的本質是不同波長的電磁波，而光譜圖就是能夠吸收恒星發出光線，得一條不同顏色組成的彩色帶，還可以分析出恒星中有哪些元素。

Tips：電磁波Electromagnetic wave，是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的振蕩粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場，

而引力紅移，顧名思義是由引力引起的。在愛因斯坦的相對論中，恒星發出的的光在恒星的引力下做減速運動即類似我們在地面往上拋一個球，向上運動時會在受到萬有引力的做用作減速運動。但在宇宙中，根據愛因斯坦的相對論光速是不變的，既然光速不能減小那么它的頻率自然降低，于是就發生了紅移。

1912年美國天文學家維斯托·斯弗萊就發現了紅移現象。在觀測過程中他發現許多的星系都以數以百千萬米的速度遠離地球，都在發生紅移。

Tips：愛因斯坦開創了現代科學技術新紀元，被公認為是繼伽利略、牛頓之后最偉大的物理學家，也是批判學派科學哲學思想之集大成者和發揚光大者。

然后在威爾遜山工作的哈勃和他的同事米爾頓·哈馬遜又發現了更多的紅移現象，并在新發現的河外星系上都發現了紅移現象，于是在1929年總結出了紅移—距離公式，也就是后來的哈勃定律。這個定律證實了宇宙是膨脹的，宇宙膨脹就解決了奧伯斯佯謬。

因為宇宙一直在膨脹當中，星系之間的距離越來越遠，而距離我們越遙遠的星系，它的退行速度就越快，當速度達到每秒30萬千米，也就是光速時，即使這個星系發出再亮的光我們也無法觀測到它的存在。

Tips：宇宙Universe，在物理意義上被定義為所有的空間和時間統稱，為時空及其內涵，包括各種形式的所有能量。

所以我們就得出了這樣一個結論：當退行速度大于等于光速時，這個星系所發出的光永遠也到不了地球，所以我們的夜空永遠是漆黑一片。

宇宙正在離我們遠去

宇宙膨脹不僅解決的奧伯斯佯謬，同時還將以往宇宙是靜止的、有限的模型給推翻，從而引出了宇宙大爆炸學說。既然宇宙一直在不斷的膨脹中，那么反推回去最初的宇宙一定十分的小，但時所有的星體都聚在一處，它的質量比原子核更小。假設宇宙是個立方體，邊長都為1000萬光年，在立方體的長、寬、高三邊，將星系按照100萬光年的距離依次放好，每邊正好是10個星系。整個立方體就包括了10x10X10一共1000個星系。

Tips：原子核atomic nucleus，簡稱“核”，位于原子的核心部分，由質子和中子兩種微粒構成。而質子又是由兩個上夸克和一個下夸克組成，中子又是由兩個下夸克和一個上夸克組成。

而宇宙膨脹，不是指星系膨脹而是星系之間的距離變大，在立方體中就是星系不變，而體積變大。那么反之當立方體的長、寬、高都減小半時，星系之間的距離也只有50萬光年，體積就只有現在的八分之一。

當立方體進一步縮小，邊長只有原來的十分之一，那么星系之間的距離只有10萬光年，體積只有原來的千分之一。再往前追溯，那么必然得出這樣一個結論，那就是所有的星系必然會重疊到一個點中，這就是著名的奇點。

Tips：星系又叫宇宙島，指數量巨大的恒星系及星際塵埃組成的運行系統。星系是構成宇宙的基本單位。參考銀河系，它是一個包含恒星、氣體、宇宙塵埃和暗物質，并且受到重力束縛的大星系。

在奇點時期，宇宙中的物質高度集中，密度越來越高，有著極高的溫度，然后在高溫的作用下就發生了宇宙大爆炸，物質四散形成天體再向外膨脹，形成我們現在觀測到的宇宙。自宇宙從138億年前發生大爆炸以來，宇宙一直在膨脹中，并且距離我們越來越遠的星系還在以更快的速度駛離我們。

當我們可以觀測它們時只能看到它們的背影，也就是說我們現在乃至往后很長一段時間，觀察到的都是宇宙已經發生的事，并且當星系退行的速度大于光速時我們就不能觀察到它的存在。換而言之，我們可以觀察的宇宙范圍已經被定死在以光速遠離的星系所處的地點。我們就好似被關在一個核桃殼里邊，所見所聞都局限在一個范圍中，實在令人絕望。

Tips：爆炸：在極短時間內，釋放出大量能量，產生高溫，并放出大量氣體，在周圍介質中造成高壓的化學反應或狀態變化，同時破壞性極強。

此外，更令人絕望的還有，宇宙是否還要一直膨脹下去，人類的命運何去何從？根據著名的熱力學第二定律和熵增定律，即一個孤立的系統總會朝著無序的方向行進。那么當宇宙的熵達到了極限，宇宙的能量全部轉化成熱能，整個宇宙的生命全部陷入死寂，人類也不復存在。

除了，熱寂的可能性外，當宇宙的膨脹達到一定程度后，萬有引力就會使宇宙膨脹的速度慢慢變慢，到停止碰撞之后就會轉而開始收縮。收縮的速度從慢到快，然后以一種絕對的威力將所有的物質和空間都碾碎，宇宙中所有的一切都不復存在，又回到奇點等待下一個回合。

Tips：熵增定律是克勞修斯提出的熱力學定律，克勞修斯引入了熵的概念來描述這種不可逆過程，即熱量從高溫物體流向低溫物體是不可逆的，其物理表達式為：S =∫dQ/T或ds = dQ/T。

人類只有匆匆百年的壽命，而隨便一顆恒星的歷史都有幾十億年，更不必說宇宙100多億年的歷史。我們的生命長度決定了，我們無法如觀夏荷秋月一般觀察整個宇宙的歷史。我們只能依靠現有的理論來猜測宇宙的起源與歸宿。

結語

宇宙膨脹雖然解決了奧伯斯的佯謬，但它也帶給了人類更多的疑惑。宇宙會一直膨脹下去嗎?宇宙的未來如何是大坍縮還是永遠膨脹？這些問題都需要人類一一解答。

Tips：壽命的長短一方面受社會經濟條件和衛生醫療水平的制約，不同社會不同時期有很大差別；另一方面由于體質、遺傳因素、生活習慣、生活條件等個體差異，個體的壽命長短相差懸殊。

雖然現在我們的科學技術并不能很好地解釋宇宙中的現象，但是我們科學從不是一成不變的，從地心說到日心說再到宇宙大爆炸，我們的科學理論一直都在進步中。隨著，科學技術和航天事業的發展我們會將這些謎題一一破解，走向星辰大海。