不管你朝哪個方向看夜空，它看起來都是基本相同的,。用天文術(shù)語來說,，宇宙是均勻性和各向同性的。的確,，宇宙中的有些區(qū)域聚集了一些星系,，而另外一些區(qū)域的星系則很少，但平均而言,，恒星的分布相當(dāng)平均,。正因為如此，早期人們認為宇宙永遠都是各處一致的,，即宇宙是穩(wěn)恒無限大的,。但如果是這樣的話，引發(fā)了一些令人困擾的悖論,。

第一個悖論也許是最著名的，被稱為奧伯斯佯謬（Olber's Paradox）的關(guān)鍵,，它質(zhì)疑了一個無限永恒的宇宙怎會是黑暗的,。乍一看這似乎很明顯的。越遙遠的恒星就越暗,，所以非常遙遠的恒星因為太暗而無法看到,。

不過，恒星的視亮度遵循一種特定的關(guān)系,，稱為平方反比定律,。一顆一定距離的恒星其亮度與距離兩倍的四顆類似恒星相一致，或與距離三倍的九顆類似恒星相一致,。但如果恒星分布相當(dāng)均勻,，那么距離增加兩倍恒星數(shù)量就增加四倍，如果距離增加三倍恒星數(shù)量就增加九倍,。所以雖然恒星隨著距離的增加而變暗,，但距離越大恒星的數(shù)量越多,。因此，無限永恒的宇宙,，其夜空看起來應(yīng)該會像白天的太陽一樣明亮,。

奧伯斯認為夜空應(yīng)該亮如白天的太陽才是

另一方面,，克勞修斯佯謬（Clausius' Paradox）認為天空應(yīng)該是完全黑暗的,，天上一顆恒星也看不到。魯?shù)婪颉た藙谛匏梗≧udolf Clausius）基于熱力學(xué)首先提出了這個悖論,。

熱力學(xué)第二定律指出,，熱量從熱的區(qū)域傳向冷的區(qū)域，直至溫度平衡,。舉個例子,，如果你泡了一杯熱咖啡放在那里，那就會一直冷卻降到室溫,。它永遠不會自發(fā)地變熱,。根據(jù)熱力學(xué)，即便是恒星最終也會變冷,。在一個,，永恒的宇宙中，恒星應(yīng)該在很久以前就已變暗,，而巨大的宇宙應(yīng)該是處于溫度完全一致的狀態(tài),。那么，為什么宇宙不是寒冷與黑暗的呢,？

放在桌上的熱咖啡會一直冷卻直至室溫

當(dāng)然，你可能認為恒星至今仍然熠熠生輝是因為引力導(dǎo)致氣體和塵埃坍縮,，新恒星一直以來不斷形成,，所以宇宙自然不會完全黑暗。但又這引發(fā)了另一個悖論：為什么引力會起作用,？

正如光一樣,，引力也遵循平方反比定律（在中學(xué)物理中稱之為萬有引力定律）。一個一定距離的物體對你施加的引力是距離兩倍質(zhì)量相同物體的四倍,。隨著距離的增加,，引力變得越來越弱，但它從未完全消失,。在一個無限的宇宙中,，在一個特定距離上，質(zhì)量也遵循平方定律,。每在一個方向上的每個萬有引力,，在其他方向上總會有足夠的質(zhì)量來平衡,。這被稱為西利格佯謬（Seeliger's Paradox），這意味著引力不應(yīng)該能作用于任何東西之上,。引力應(yīng)該會一直相互抵消,，所以不應(yīng)該會形成恒星并且行星也不會繞著恒星運動。然而,，事實卻并非如此,。

在哈勃觀測到宇宙正在膨脹之前,，愛因斯坦也曾認為宇宙是靜態(tài)的

解決這些矛盾的方法是很明確的,。宇宙并不是永恒的，也不是靜態(tài)的,。我們現(xiàn)在知道目前宇宙只有138億年的歷史,，并且不斷地在膨脹。由于宇宙的膨脹和有限的年齡,，可觀測宇宙并不是延伸到無窮,，所以奧伯斯和西利格的論證并不適用。因為宇宙的年齡是有限的,，所以克勞修斯的論證也是無效的,。

對于我們而言，這似乎一個顯而易見的解決方案,，但這卻是一個很好的例子來證明錯誤的假設(shè)很難被克服,。在哈勃觀測到宇宙正在膨脹之前，似乎很明顯宇宙一定是永恒且靜止的,。相比之下,，宇宙起源一個原始火球的理論似乎顯得驚世駭俗。但最終,，宇宙大爆炸的證據(jù)成為壓倒性的,，無限宇宙的悖論終于得到解決。

下次我們將要討論的另一大天文悖論是：能否比絕對零度更冷,？考慮一顆古老、寒冷的白矮星,，其溫度接近絕對零度,，但問題是它被引力緊密擠壓。如果你在白矮星上挖出一塊,，那這塊會膨脹并且進一步冷卻下去嗎（物體膨脹會向外做功,，內(nèi)能減少，則物體溫度就會下降）,？英國著名天文學(xué)家亞瑟·愛丁頓（英語世界介紹廣義相對論的第一人）曾在這個恒星熱力學(xué)問題中掙扎過,。