黑暗夜空悖论的解释

黑暗夜空悖论的解释

奥尔伯斯悖论

1823年，德国天文学家海因里希·威廉·奥尔伯斯（ ）提出了一个著名的观点：如果宇宙是无限的、均匀的、静止的，无限大的宇宙中有无限多的恒星，那么从地球上任何一个角度看，夜空中会布满星星，夜空不应该是黑暗的，它应该像星星的表面一样明亮。 这与我们观察黑暗的星空是相反的。 奥尔伯斯的观点被称为“奥尔伯斯悖论”，也被称为“暗夜天空悖论”。

为了让描述更直观，我们引入如下动画：

漆黑的夜空布满了遥远的星星

在这个描绘无限、均匀天空的动画中，每一帧都显示越来越远的星星，更远的星星填补了视野中更近的星星之间的空隙。 最终，整个图像变得像一颗星星一样明亮。

其实，我们在地面上用肉眼看到的夜空是这样的：虽然满天繁星，但普遍是黑暗的，而且星与星之间的空隙很大，看不到星光。这些空间。

高原天文台的星空

奥尔伯斯悖论指出，由于夜空是黑暗的，所以关于宇宙本质的三个假设中至少有一个是错误的，“无限”、“均匀”和“静态”。

奥尔伯斯悖论提出后被“大爆炸理论”所利用。 大爆炸模型中的红移假设本身就可以解释夜空的黑暗：宇宙的膨胀导致遥远恒星和类星体发出的光发生红移，更遥远的星系正以光速甚至是远离我们比光速还快，所以来自天空的光的总量 光通量还是有限的。 我们看不到可见宇宙之外的行星，因为它们的光传播速度不能超过光速，所以它们无法到达地球。 而在可见的宇宙范围内，星辰的数量是有限的，不可能布满夜空。

悖论的解释

奥尔伯斯的“漆黑的夜空悖论”挑战了稳态宇宙的想法。 稳态宇宙的想法起源于公元13世纪。 它的支持者认为宇宙无始无终，宇宙是无限的。 尽管宇宙可能在膨胀，但它的外观并没有随着时间的推移而改变，宇宙中的物质在大尺度上相对均匀地分布着。

宇宙是有限的吗？

如果宇宙是有限的，或者说宇宙中的恒星数量是有限的，那么夜空漆黑的现象就很容易解释了：因为有限数量的光点无法布满无限的夜空。

夜空中银河的一部分

问题是，我们肉眼看到的星空真的是整个宇宙吗？ 很明显不是。 即使你视力极佳，在能见度极佳的夜晚仰望星空，你所能看到的99%以上都只是内银河系中的星星。 银河系中恒星多达4000亿颗，厚度超过1000光年，直径达到20万光年。 天文学家说，地球上能看到的银河系恒星只有8749颗，我们用肉眼一次能分辨的恒星不超过2500颗，因为大气层挡住了大部分星光。 即使在银河系如此密集的星群中，我们的视野也依然没有充满星光。 事实上，我们的太阳系只是埋藏在浩瀚银河中的一个微不足道的点！

银河系假想图，太阳系只是其中的一个小点

银河系中大量的星云和尘埃挡住了光学望远镜的视线，但对更先进的射电望远镜来说却是透明的。 今天的科学家可以使用非常大的红外线和X射线望远镜扫描星空，揭开厚厚星尘背后的秘密。 他们甚至可以捕捉到银河系中心的人马座A*黑洞星空穷颗粒，以及围绕这个黑洞高速运行的恒星轨道。 这一切对于200年前只能使用几英寸单筒望远镜的奥伯斯来说是完全无法想象的。

银河系中心黑洞人马座A*模拟及围绕它运行的恒星轨迹

宇宙是无限的，但人类所能看到的宇宙总是有限的，因为我们被太多的事物所笼罩。

宇宙是均匀的吗？

从目前对宇宙的观测结果来看，在可观测宇宙的大范围内，星系的分布是比较均匀的。 这与稳态理论对宇宙中物质的描述是一致的。 将哈勃太空望远镜对准太空区域会产生以下星空照片：

哈勃天空照片

而当科学家们将哈勃瞄准星空的一个非常小的“空白”区域，并“凝视”数周后，他们发现，在我们认为空无一物的黑暗区域深处，还有成千上万颗恒星。 数以万计巨大星河之光！

在我们认为黑暗的虚空中仍然有数万个遥远的星系

大爆炸理论认为宇宙正在急速膨胀，其直径约为910亿光年。 同样，大爆炸理论也认为在可观测宇宙范围内，星系物质的分布是均匀的。

宇宙微波背景辐射，被认为是大爆炸遗留下来的余辉，在太空中被均匀地照亮

宇宙是静止的吗？

这可能是稳态宇宙理论最致命的弱点，因为它认为宇宙是相对平静的，但迄今为止对遥远恒星的所有观测都指向它的反面：哈勃正在使用大口径太空望远镜测量大量星系的光谱，发现它们或多或少都有红移，而且离恒星越远，红移越大。 这意味着所有的星系都在向外扩散，一些遥远的星系甚至可能以超过光速的速度离开。 这也是科学家计算出的宇宙年龄与其理论直径不符的重要原因。 因此，大爆炸理论的支持者认为宇宙不是静止的，它在迅速膨胀星空穷颗粒，甚至爱因斯坦也明智地放弃了他的稳态宇宙观，转而支持哈勃的大爆炸思想。

爱因斯坦受哈勃邀请参观威尔逊山天文台，随后放弃稳态宇宙观

摘要：为什么我们看到的星星这么少？

1、“大爆炸理论”告诉我们，许多恒星正在以超过光速的速度远去，它们的光永远也到达不了地球。

2、空间并不像我们想象的那样空旷、纯净、透明。 我们地球上空有一层浓密的大气层，可以阻挡大部分的星光； 在离我们较远的银河系中，有很多尘埃和星云，也能遮挡相当多的星光； 而在银河系外的浩瀚太空中，仍然充斥着许多气体、尘埃和分子粒子。 太空并不都是理想的真空，事实上宇宙中根本就没有理想的真空。

星际空间有很多气态物质，阻挡可见光

3、太空中有许多大质量天体，它们可以弯曲、阻挡和吸收光线，无数大大小小的黑洞在太空中游荡，它们像吸尘器一样吞噬光线。 如果它们周围没有吸积物，我们甚至不知道它们在那里。

4、200年前的天文学家只有极其简单的光学望远镜，看不到太空中的微波辐射、红外线、紫外线和X射线。 即使是当今最先进的哈勃太空望远镜也无法看到一切。 科学家们仍然需要使用数百米口径的射电望远镜甚至使用多台射电望远镜组成阵列来探测太空，这对奥伯斯来说是不可想象的。

1818年辛辛那提天文台最先进的望远镜和牛顿望远镜

5、科学家认为，宇宙中多达95%的质量属于暗能量和暗物质，只有5%属于普通物质。 在大尺度宇宙空间中，暗能量和暗物质对电磁波的影响还有待科学家进一步探索。

“奥尔伯斯悖论”是200年前天文学家基于有限的观察和对宇宙的有限认知提出的。 从今天的角度来看，对漆黑的夜空有很多科学解释。 虽然关于宇宙是有限还是无限，是整体爆炸还是局部震荡的争论仍在继续，但相信随着科学理论和技术的发展，我们一定能够找到更多关于宇宙的真相。宇宙，科学会越来越接近真相。 论文也将一一解开。