奥尔伯斯佯谬:光锥之外是沉思

奥尔伯斯佯谬:光锥之外是沉思

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看似平常的事情,往往隐藏着不同寻常的“秘密”。

你是不是也想过,为什么夜晚的太空,不是像白昼一样明亮。如果宇宙无限大,星系、恒星足够的多,太阳落山后的天空,应该会被繁星照亮才对。而现实却不是这样,夜晚的太空,有很多地方都是漆黑的。这就是一位出生在18世纪的业余天文爱好者,提出的一个佯谬

——奥尔伯斯佯谬。

Wilhelm Olbers奥尔伯斯

佯谬,指的是,用一个理论作为基础,推理并陈述了一个结果,而这个结果却和事实情况不相符。

奥尔伯斯佯谬的理论基础是宇宙中有数不清的恒星等发光体,在地球上看宇宙的每个角落,都应该是有光线照亮的。由此推出,不管是白天还是黑夜,天空应该总是非常明亮的。

这个推论结果,和我们实际看到的情况不同,所以这是一个佯谬。其实这种类似的佯谬还有很多,比如:

朗之万“双生子”佯谬、

费米“外星人”佯谬、

麦克斯韦的“妖魔”佯谬、

大陵五佯谬、

哥德尔弑祖佯谬

等等,各个都非常精彩,

后续有机会,大角星会逐个介绍给大家。

奥尔伯斯出生于1758年,18世纪正是欧洲剧烈变革和发展的时期,涌现了一大批思想家、艺术家、音乐家和科学家,可谓人类群星闪耀。

奥尔伯斯1780年毕业于哥廷根大学医学系,我常听说的很多牛人,也都是毕业于哥廷根大学,比如:海森堡,普朗克,费米,玻恩,泡利,格林兄弟,海涅,叔本华,歌德,J.P.摩根,季羡林等。

大学毕业后,奥尔伯斯白天当医生,晚上研究天文,观察星空,他还硬生生地把自己的住所,改造成了一个天文台。在身边的人看来,他最多只能算是一个业余的天文爱好者,但是这位业余天文爱好者,却做出了很多惊人的科学贡献。比如,奥尔伯斯研究出了,到现在还在用的,确定彗星轨道的方法,他总共发现了5颗彗星,其中1802年发现智神星,1804年发现了灶神星。奥尔伯斯的这些贡献,将被永远被载入天文学的史册。

我们回到对奥尔伯斯佯谬的思考,夜晚本来应该是明亮,为什么我们看到的夜空是漆黑的?

难道真有一层“黑色的幕布”遮盖了我们的视线?

研究表明,恒星的亮度与地球距离的平方成反比,而恒星数量与地球距离的平方成正比。也就是说,距离远的星光亮度降低了,但是星体数量会变多,两者刚好均衡掉,天空最终应该总是均匀充满亮光的。

这就是佯谬的根源。

如果宇宙是无限的,充满了星星,夜空就应该和白天一样明亮。但是当你回顾哈勃望远镜的超深场的图像时,每个星系之间都有清晰可见的黑暗天空,这表明,不是每一条视线都会落在发光星体上。

 

那么奥尔伯斯佯谬,是不是恒星分布和星系分布有所不同导致的?研究表明,亮度与距离的平方成反比,数量与距离的平方成正比,也适用于星系。如果你的每一个视线上都有一个星系,那么夜空也会是明亮的。

还有人想到一个解释,是否是因为宇宙中有大量的尘埃,越远的发光体和我们的视线之间,尘埃越多,这些尘埃阻挡了我们的视线,让我们看不到远处的恒星或者星系呢?

这个猜想部分时对的,宇宙尘埃确实会阻隔我们对遥远星系光源的感知,但是如果宇宙是无限的,并且有无限多的恒星和星系,根据热力学第一定律,能量守恒,这些天体发出的光会加热尘埃,使其发光,也足以照亮夜空。

下面大角星来跟大家聊聊,目前科学界解释奥尔伯斯佯谬,也就是解释,为什么我们地球上夜晚的天空不是明亮的。的几种理论:

1、宇宙中恒星(或星系)的数量也就是有限的;

2、星星在远离地球运动,谱线红移,以致光亮变暗;

3、宇宙太大了,光没有足够的时间从最遥远的恒星或星系到达我们眼中。

第一种解释有不足的地方,哈勃空间望远镜对准夜空中最黑暗的区域,长时间成像观察,会发现密密麻麻的发光星体,恒星数量多到数不清,足以铺满天空,照亮夜空。所以第一种解释不成立。

关于第二种解释,红移现象是一个可能的原因,红移的结果星光能量降低变暗,进而向红外线、微波转变,所以我们看不到很远的星光,因为他们经过红移之后都太暗了。

第三种,是能比较完美解释奥尔伯斯佯谬的。宇宙是无限的,空间也是无限的,但是宇宙是有年龄的——大约138亿年。这个年龄意味着光可以传播的时间是有限的(138.2亿年),也就是光最多只能传播138亿年的时间,只能传播138亿光年的距离。

最新研究表明,宇宙的直径可能已经膨胀到了约1600亿光年,而宇宙诞生之初的那道光,才走了138亿光年,这个距离不到宇宙直径的百分之9。

我们看不到明亮如昼的夜空,不是存在“黑幕”,在宇宙中遮住星光,而是,我们需要让光再飞“一会”。可是,随着宇宙的持续膨胀,这个“一会”确实人类永远无法等到的永远。

夜晚,映在我们眼中的某缕星光,在它们刚出发的时候,可能还没有人类,这种跨越亿万年的相遇,是多么神奇。每个人身上的每一个元素,都是在数十亿、百亿年前的星光中诞生,我们其实都是星辰的孩子。

相对论告诉我们,信息传递速度不可以超过光速,我们看到的星光其实也算是一种信息,光锥之内是命运,光锥之外是沉思!


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