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CERNET第24届学术年会
选择字体:    中国青年网    发布时间:2013-11-18

夜空为什么是黑暗的?简单问题有四种说法

  这个解释看起来合理,实际上却是很有问题的。因为按照我们观察到的夜空现状来分析,把所有看不见的恒星的光整合起来,是能达到被看见的程度的。比如我们肉眼可以看到仙女座星系,但是仙女座星系中并没有一颗恒星亮到足以让肉眼看到。如果无数颗恒星同时存在是事实,那么起码我们能看到比银河更闪亮的天空。

  [暗墙说]

  宇宙空间不透明

  德国天文学家约翰内斯·开普勒后来对迪格斯提出了质疑。开普勒认为,宇宙无限大,会使太阳迷失在茫茫星海之中。他提出,夜空之所以是黑的,是因为在我们居住的星际空间周围有一堵“暗墙”。

  瑞士天文学家让-菲利普·卢瓦斯·德·谢诺1744年在描述当年一颗有着6条彗尾的彗星的书的附录里,也讨论了这个问题。谢诺认识到,远处看不见的恒星对于整个天空中的光应该是有贡献的。他说:“夜空之所以是黑的,原因只是宇宙空间并不透明。它充满着物质,这些物质会‘吸收’光线,从而产生了一个黑暗的夜空。”

  其实,奥伯斯在1823年的论文中早就提到过相同的观点。然而,谢诺和奥伯斯都错了。

  不久就有天文学家提出,空间中的消光物质并不能使夜空变暗。消光物质在遮挡光线的同时,也会被光线加热,进而发光,它们应该会和恒星一样明亮———就像大雨中的树,起先叶子还能保护地面不受雨淋,可是不久雨水便会从叶子上滴落下来,最终地面还是会湿透。

  曾绘制了“月面图”的德国天文学家约翰·马德勒,出版过一本书叫《大众天文学》,其中也提到“星际物质吸收星光而使夜空变得黑暗”。但后来他意识到错误,在1858年他的另一本书以及1861年版的《大众天文学》中,他给出了另一种解释:“光速是有限的,它的传播需要时间。因此,我们看到的光是经过有限的时间来到我们这儿的。这样夜空黑暗之谜就可以得到合理而充分的解释———星际消光的限制可以被排除了,更确切地讲,远处的星光还没有到达我们这里。”

  [距离说]

  远处的光未到达地球

  马德勒提出的“还未到达”理论,似乎接近了真相。不过在他提出此说前10年,已有人给出过类似的解释———被普遍认为第一个给出“奥伯斯佯谬”正确解释的人,并不是来自欧洲那些装备齐全的天文台的天文学家,而是一个美国诗人———爱伦·坡。

  爱伦·坡在临死前出版的《我发现了》一书中,这样解释了“奥伯斯佯谬”:星星无穷无尽,天空的背景就会呈现出明亮,就像是银河———它们不会呈点状,在背景中也不会只出现一颗星星。因此,只有一种可能,由于恒星的距离实在是太远了,它们发出的光还没来得及到达地球。

  简单地说,爱伦·坡认为,我们无法看到比宇宙更远的地方,所以,黑暗的夜空是宇宙诞生的证据。

  爱德华·哈里森认为是爱伦·坡首先正确揭示了“奥伯斯佯谬”。哈里森在第一次看《我发现了》一书时,说:“我大吃一惊,一个诗人,不,一个最了不起的业余科学家,在140年前就领悟到了问题的本质。”哈里森称之为“人类思想的杰作”,但英国天文学家爱丁顿爵士则认为爱伦·坡的理论是“怪人的理论”,因为身为诗人的爱伦·坡刚说完又开始怀疑自己:“也许是这样的吧,有谁会冒险来质疑它呢?”

  1901年,苏格兰数学家、物理学家开尔文对爱伦·坡的这一解释进行了量化说明。开尔文用具体计算表明,若要夜空变得明亮,我们至少要能看到数百万亿光年远的范围。由于宇宙的年龄现在远小于1万亿年,所以夜空是黑的。这让更多科学家相信,爱伦·坡的解释是最接近真相的解释。

  爱伦·坡、马德勒和开尔文都认识到,天文学家能看到的宇宙只是“过去的样子”,而不是“现在的样子”。

  哈里森认为,是宗教的信条延缓了“奥伯斯佯谬”的解决。“从某个层面来讲,人们已认识到了光速的重要性,但是真正的矛盾来自根深蒂固的宇宙观。因为这涉及宇宙的年龄。”

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