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晴朗的夜，我們(men) 仰望星空，可以看到繁星滿天。但在這些繁星的間隙，卻是一片黑暗，這些星星就像鑲嵌在黑天鵝絨上的寶石，閃閃發光。

這已經是見怪不怪的現象了，但人類與(yu) 別的動物不同的，就是有一個(ge) 聰明的大腦，這樣就有許多人還在為(wei) 這種見了幾千年的現象思考：為(wei) 什麽(me) 宇宙太空是黑的呢？

奧伯斯佯謬

現代科學觀測和研究，已經對宇宙有了足夠的了解，已經成為(wei) 常識的是：宇宙很大，可觀測宇宙就有數萬(wan) 億(yi) 乃至十萬(wan) 億(yi) 個(ge) 星係。而我們(men) 的銀河係隻是這眾(zhong) 多星係中的一個(ge) 漩渦星係，太陽隻是銀河係一顆普通恒星。銀河係直徑有20萬(wan) 光年，包含2000億(yi) ~4000億(yi) 顆恒星。

我們(men) 地球是太陽係中一顆中等行星，太陽每天都照耀著地球，給我們(men) 帶來光明，因此每到白天，天就是亮的。可在太空，既然每一顆恒星都是太陽，那麽(me) 即便在銀河係，也有數千億(yi) 顆太陽在照耀，為(wei) 什麽(me) 太空背景還是一片漆黑呢？

古代人們(men) 對宇宙了解不深刻，把那些星星當作是神仙，當然就不會(hui) 思考這個(ge) 問題了。但到了有科學的時代，有智慧的人們(men) 就開始奇怪了。1610年，天文學家開普勒就提出了這個(ge) 問題，他被認為(wei) 是最早以科學方式提出此類問題的人；1823年，德國天文學家奧伯斯又係統提出了這個(ge) 問題，於(yu) 是，人們(men) 把這個(ge) 問題稱為(wei) “奧伯斯佯謬”。

奧伯斯佯謬（又稱夜黑佯謬或光度佯謬）的核心思想是：若宇宙是穩恒態而且是無限的，晚上就應該是光亮的，而不是黑暗的。這種思想是基於(yu) 一直統治人類思想的絕對宇宙觀，這種思想認為(wei) 宇宙生來就是這個(ge) 樣子的，是無始無終無邊無際的，而且光速也是無限的。

自從(cong) 古希臘出現了科學的萌芽，絕對宇宙觀就成為(wei) 統治思想，一直到哥白尼發現日心說，伽利略觀測到宇宙巨大，牛頓發現了萬(wan) 有引力，這種觀念也沒有動搖過。根據這種觀點，宇宙是無限的，無始無終的，那麽(me) 恒星數量也就是無限的，且光速無限，一生出就充滿宇宙，這樣恒星源源不斷發射的光芒一直留在宇宙中，這樣宇宙就應該是光明的。

但實際上宇宙是黑暗的，這就是一個(ge) 悖論，因此是一個(ge) 佯謬。

現在，科學已經很好地解釋了這個(ge) 問題。宇宙黑暗的原因主要有三點：一是宇宙並非靜態，而是動態；二是光速是有限而恒定的，因此光的傳(chuan) 播也是需要時間的；三是宇宙太大太空曠了，且沒有物質填充，恒星的光芒要照亮這些空間遠遠不夠。

宇宙在膨脹，而且有始有終

上世紀初科學界風起雲(yun) 湧，對宇宙觀測發現不斷取得突破。其中最集中典型的代表就是出了個(ge) 傳(chuan) 奇人物，他發現並創造了一係列完全顛覆人類觀念的理論，此人就是偉(wei) 大的科學家愛因斯坦。

愛因斯坦的狹義(yi) 相對論和廣義(yi) 相對論，在采用當代科學一係列發現，如借鑒埃德溫·哈勃發現的宇宙膨脹和邁克爾遜-莫雷實驗發現的光速恒定等成果基礎上，論證了時空的相對性，否定了牛頓力學的絕對時空觀。

從(cong) 此宇宙是有限的，是在不斷膨脹的，而且是有始有終的觀點，漸漸成為(wei) 科學界和世界的主流認知。人們(men) 通過各種科學方法觀測和建模，認為(wei) 宇宙大約起源於(yu) 138億(yi) 年前，經曆過暴漲、減速膨脹和加速膨脹三個(ge) 階段，而現在是在加速膨脹階段。根據哈勃常數監測，膨脹的速率遠遠大於(yu) 光速。

根據宇宙膨脹速率和哈勃常數，經過科學建模測算，得到可觀測宇宙半徑約465億(yi) 光年。可觀測宇宙隻是人類未來隻能了解和觀測的宇宙，這個(ge) 可觀測宇宙之外還是宇宙，其範圍有多大，現在無法預料。

從(cong) 時間開始那一刻，也就是宇宙大爆炸開始後，數億(yi) 年才開始形成恒星和星係，這些星係都在隨著宇宙膨脹不斷快速地分開並離我們(men) 遠去。這樣星係和恒星之間的距離就會(hui) 越拉越大，在空間的密度就越來越稀疏，光就越來越微弱。

這就是恒星之光無法照亮整個(ge) 宇宙的第一個(ge) 原因。奧伯斯佯謬實際上也是對絕對宇宙觀提出了質疑，支持了相對動態宇宙觀。

光速有限，且傳(chuan) 播需要時間

如果按照光速無限的假設，那星光就將突然之間充滿整個(ge) 宇宙，因此宇宙是光明的。但從(cong) 伽利略開始就質疑光速無限論。經過幾百年科學家們(men) 不懈努力和無數次試驗，最終終於(yu) 得出了準確真空光速為(wei) 299792458m/s（米/秒）。

而且通過邁克爾遜-莫利實驗，證實了光在不同的慣性參考係和不同的方向上，比如順著地球和逆著地球方向來的光，速度都是一樣的，由此光速是恒定的。

既然光速是有限的，且是恒定的，那麽(me) 星光發出來以後到達一個(ge) 地方就需要時間。

而光的本質是電磁波，人的眼睛隻能看到可見光，可見光隻是整個(ge) 電磁波譜中一個(ge) 很窄的波段，範圍在約780~380nm之間。且光波具有多普勒效應。何謂多普勒效應？就是隨著波源的運動，高速遠離觀測者時波長會(hui) 被拉長，高速靠近觀測者時波長會(hui) 被壓縮變短，而光波的多普勒效應就是產(chan) 生光譜紅移和藍移效應。

宇宙膨脹遠遠大於(yu) 光速，因此人類觀測到遠方星係的光就會(hui) 產(chan) 生紅移效應，越遠越快離去的星光，就越移出了可見光的波長範圍，變得人眼看不見了。因此，我們(men) 在宇宙中肉眼看到的光波隻是電磁波一小段頻段，而大部分頻段我們(men) 是看不到的，這樣恒星的光芒就不可能充斥到整個(ge) 宇宙了。

恒星距離遠了，亮度就大大降低了

我們(men) 知道，人眼看到的光有光源本身發出的光，如恒星、火光、燈光等；也有物體(ti) 反射的光，如我們(men) 看到除光源以外的一切物體(ti) ，月亮、人、房子、樹木等，都是依靠反射光，我們(men) 才能夠看到。

在太空，每顆恒星相距的距離太遠了，且在廣袤的太空，一片真空，幾乎沒有任何粒子來承載和反射光，因此恒星的光芒根本無法照亮整個(ge) 空間。

我們(men) 地球距離太陽隻有1.5億(yi) 公裏，且地球被大氣層包裹，當太陽光來到地球時，受到大氣粒子的反射，因此我們(men) 才能夠看到藍天白雲(yun) ，背陰處也有亮光；如果在月球上，由於(yu) 沒有大氣粒子的反射，太陽照射到的地方就是白辣辣一片耀眼光明，而沒有照射到的地方就是一片漆黑（當然月球石塊等也會(hui) 反光到陰影處，隻是沒有大氣粒子和塵埃，就要暗很多）。

其實，太陽的光也照得並不遠，如果到了冥王星，距離太陽平均不到60億(yi) 公裏，隻是0.00063光年，在那裏看到的太陽就隻有星星大小了。雖然也還算亮，但隻比滿月亮291倍，而在地球上，太陽的亮度是滿月的約70萬(wan) 倍。

在1光年距離看太陽的亮度，視星等就隻有-2.71等了（視星等是數值越小越亮），地球上看金星最亮時可達-4.6等，看木星最亮時可達-2.9等。也就是說在距離1光年的地方看太陽，就還沒有在地球上看金星和木星亮了。如果在遠點，到距離太陽最近的恒星4.3光年的南門二處看太陽，太陽視星等就隻有0.43等，還沒有我們(men) 看南門二A星0.01等亮呢。

恒星很稀疏，且空間沒有粒子反射，就無法亮起來

太空中的恒星有多稀疏呢？我們(men) 以銀河係為(wei) 例來計算一下：銀河係約20萬(wan) 光年直徑，如果用平均5000光年的厚度來計算體(ti) 積，4000億(yi) 顆恒星相互之間平均相隔空間就在約7.32光年。這麽(me) 稀疏的星空，依靠恒星那點能量是完全無法填滿亮光的。

更重要的是，整個(ge) 太空處於(yu) 高度真空狀態，除了一些塵埃和星雲(yun) 集中的地方，絕大多數空間隻有極其微量粒子飄蕩，根本無法吸收和反射亮光。而星係之間的間隔就更巨大了，都是以數十萬(wan) 到數百萬(wan) 光年計算，因此這個(ge) 巨大空間就更真空了。

一般認為(wei) ，宇宙密度平均每立方米隻有1個(ge) 粒子。這個(ge) 密度是宇宙中所有粒子加起來（包括所有星係和恒星都化為(wei) 粒子），與(yu) 空間的比例計算的。因此宇宙的空曠超乎人的現象。

而在宇宙塵埃集中的地方，我們(men) 就能夠看到星雲(yun) 的反光，由此望遠鏡拍下了絢麗(li) 多彩奇形怪狀的星雲(yun) ，如創生之柱等等（下圖）。其實這些星雲(yun) 的密度也很小，每立方厘米隻有幾十到上百個(ge) 粒子，而在高度真空的月球表麵，粒子也達到每立方厘米上萬(wan) 個(ge) 呢。

但這些星雲(yun) 在真空度極高的宇宙空間，就很密集了，且範圍巨大，動輒數光年甚至數百光年，這些粒子總量是很巨大的，因此星雲(yun) 是孕育和形成新恒星之母。

這就是我們(men) 夜間仰望星空，繁星點點，但背景一片漆黑的原因。現代宇宙學認為(wei) ，由於(yu) 宇宙不斷在加速膨脹，未來的星空將越來越稀疏，背景就會(hui) 越來越黑暗，最終宇宙在熱寂中消亡 。當然這個(ge) 時間會(hui) 很漫長，漫長得人類根本無法忍耐，早就不知所蹤了。

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