問你一個(gè)問題,,為什么到了晚上天就變黑了呢? 可能你會(huì)疑惑,,懷疑我是不是腦子出問題了,,亦或是轉(zhuǎn)念一想,這不會(huì)是一個(gè)腦筋急轉(zhuǎn)彎吧,?因?yàn)檫@個(gè)問題的答案,,連小孩子都知道,他可能會(huì)告訴你,,太陽落山了,,夜幕便降臨了。而且,,地球附近的夜空也沒有像太陽這么明亮的天體,,足以壓過月亮的微弱光芒以及來自遙遠(yuǎn)星體更微弱的光芒。 這個(gè)問題還用想嗎,? 事實(shí)上,,在天文學(xué)家找到答案之前,這個(gè)問題困擾了人類數(shù)百年,。 我們有足夠的理由相信,,即使宇宙不是無窮大,,它也大到超出我們的想象。當(dāng)我們從每個(gè)方向遙望星空時(shí),,都應(yīng)該會(huì)看到一顆星星,,它讓白天的天空變得更明亮,事實(shí)上,,它應(yīng)該一直都很亮,,不管白天與黑夜。 舉個(gè)例子,,請你想象一下,,你現(xiàn)在身處于一個(gè)一望無際的森林里面,森林大到往任何方向都延伸到無窮遠(yuǎn),。接著,,你手中拿了一把弓箭,你在水平方向上,,射出任何一箭,。假設(shè)這支箭在碰到樹干之前不會(huì)落地。即使這支箭在一開始與一些樹干擦肩而過,,你也不必?fù)?dān)心,,因?yàn)樗倳?huì)射中一個(gè)樹干。為什么,?因?yàn)檫@個(gè)森林無窮大,,大到超乎你的想象。 現(xiàn)在,,假設(shè)我們的宇宙一直往外延伸,,有無限多顆星星均勻分布在其中。這些星星發(fā)出的光線正如上例中的箭,,但是行進(jìn)方向相反,。不論我們朝天空的哪個(gè)方向看去,視線里總會(huì)有一顆星星,,也就是每個(gè)縫隙里都看得到星星,,所以整個(gè)天空不論在任何時(shí)刻都會(huì)跟太陽表面一樣明亮。 可是,,這與我們的現(xiàn)實(shí)完全不符啊,,只要我們等到太陽落山之后,抬頭看一眼星空就會(huì)發(fā)現(xiàn),,上面的結(jié)論是錯(cuò)的,。但是,上面結(jié)論的邏輯卻沒錯(cuò)啊,那么這里面究竟是哪里出了問題呢,? 要解釋這個(gè)悖論,,我們首先要回顧一下它的發(fā)展史。 1952年,,著名的澳洲裔英國宇宙學(xué)家赫曼·邦迪出了一本極具影響力的教科書,,書中首次用了“奧伯斯佯謬”一詞。實(shí)際上,,奧伯斯并非第一個(gè)提出這個(gè)悖論的人,,比他早一百年的哈雷已經(jīng)談?wù)撨^這個(gè)問題,甚至,,更早一點(diǎn)的開普勒也在1610年提過,。 在中世紀(jì),人們對于宇宙的了解還停留在以教會(huì)為主的“地心說”,,1570年左右,,哥白尼發(fā)表了《天體運(yùn)行論》,算是拉開了天文學(xué)不斷進(jìn)步的序幕,。盡管哥白尼的這項(xiàng)工作具有劃時(shí)代的意義,,但他依舊搞錯(cuò)了,因?yàn)樗J(rèn)為太陽系就是整個(gè)宇宙,。 下一個(gè)做出貢獻(xiàn)的人是來自英國的天文學(xué)家托馬斯·迪格斯,,他修改了哥白尼著名的太陽系示意圖,將原圖中位于最外層的眾多恒星從固定的單一圓形軌道上解放出來,,散布到太陽系外廣大無垠的太空中。他因此成為史上第一位提出無限大的宇宙包含無窮多星星的天文學(xué)家——不過古希臘哲學(xué)家德謨克利特曾經(jīng)暗示過同一概念,。 當(dāng)迪格斯看著無垠太空中數(shù)不盡的星星思索時(shí),,無可避免地想到以下的重大問題:為什么夜晚的天空是暗的?對他來說,,這算不上什么悖論,。他直接假設(shè)由于遙遠(yuǎn)的星星過于昏暗,對于夜空的亮度并沒有任何貢獻(xiàn),。 開普勒在1610年再度思考這個(gè)問題,,他認(rèn)為,夜晚之所以是暗的,,是因?yàn)橛钪娴拇笮∮邢蕖?/span>一百年后,,哈雷也思考了這個(gè)問題,并認(rèn)為,,宇宙是無窮大的,,但是遙遠(yuǎn)星系的光芒太暗,以至于我們看不到。 數(shù)年之后,,一位名叫讓·菲利普·羅伊·德謝梭的瑞士天文學(xué)家通過幾何計(jì)算證明,,假設(shè)以我們的地球?yàn)閳A心,而后向外擴(kuò)散出去,,離我們越近的星星的亮度越亮,,但數(shù)量較少,而離我們越遠(yuǎn)的星星雖然亮度較暗,,但數(shù)量龐大,。換句話說,為數(shù)較多但較遠(yuǎn)較暗的星星所貢獻(xiàn)的亮度,,與為數(shù)較少但較近較亮的星星一樣,。 1823年,奧伯斯在發(fā)表的一篇論文里又再次提到了這個(gè)問題,,他認(rèn)為,,太空中可能充滿星際塵與氣體,擋住了來自遙遠(yuǎn)星體的光芒,。 這看上去好像有一定的解釋力度,,然而,這還是錯(cuò)的,。 我們假設(shè)真空不是真空,,而是有東西,類似氣體,,那么若是有東西擋住了星體的光芒,,假如時(shí)間足夠長,這些物質(zhì)會(huì)不斷吸收來自遠(yuǎn)處的光芒,,它們會(huì)慢慢被加熱,,到最后也會(huì)發(fā)亮,而且亮度會(huì)與它們所遮住的星體相同,。 1915年,,愛因斯坦發(fā)表了他的重要研究成果《廣義相對論》,他指出,,引力并不是一種力,,他用時(shí)空彎曲取代了牛頓的萬有引力,而且經(jīng)過這么多年的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與預(yù)測,,他比牛頓的更靠譜,。然而,愛因斯坦卻碰到了一個(gè)棘手的問題,,假如宇宙在某一時(shí)刻相對而言是靜止的,,那么它最終會(huì)走向坍縮,而不是像我們今天見到的這樣子。 當(dāng)時(shí)的普遍想法是,,宇宙的大小是不變的,。 愛因斯坦為此想出了一個(gè)“宇宙斥力”來使得這個(gè)宇宙保持在一個(gè)穩(wěn)定態(tài)中。 幾年之后,,埃德溫·哈勃看到了銀河系外其他星系的存在,,他也是第一個(gè)證明銀河系外還有其他星系存在的天文學(xué)家。他的觀測還表明,,這些銀河系外星系正在“遠(yuǎn)離”我們,,這也就是說,這個(gè)宇宙在膨脹,。 哈勃更進(jìn)一步準(zhǔn)確地指出,,既然宇宙在擴(kuò)張,那么過去的宇宙必然比現(xiàn)在要小,。如果將時(shí)間回溯到很久很久以前,,我們將會(huì)回到某個(gè)所有星系彼此重迭的時(shí)刻,當(dāng)時(shí)的宇宙擁擠不堪,。繼續(xù)回溯到更早的時(shí)間,,所有物質(zhì)將會(huì)愈靠愈近,直到我們回到宇宙創(chuàng)生的那一刻,,也就是現(xiàn)今稱為“大爆炸”的宇宙大爆發(fā),。 這里補(bǔ)充一下,很多人認(rèn)為宇宙在膨脹,,在擴(kuò)張是指所有其他星系正在遠(yuǎn)離我們而去,,實(shí)際上,真正擴(kuò)張的是星系之間虛無的空間,。就比如你拿一個(gè)氣球,,上面畫了很多小點(diǎn),每個(gè)小點(diǎn)代表一個(gè)星系,,然后你鼓足了腮幫子吹氣球,氣球在膨脹,,指的是點(diǎn)與點(diǎn)之間的空間在膨脹,,而不是點(diǎn)與點(diǎn)之間在位移。 而且,,宇宙膨脹的速度在增加,。 其實(shí),說到這,,奧伯斯悖論也就有了解釋,,為什么入夜之后,天空會(huì)變暗,因?yàn)橛钪嬖谂蛎?,或者說,,宇宙有起源。 現(xiàn)在的科學(xué)家相信,,我們的宇宙誕生于140億年前的一場大爆炸(準(zhǔn)確來說是137億年前),,前70億年間擴(kuò)張速率是逐漸減慢的。后70億年之中,,由于星系分布過于稀疏,,使得引力的效應(yīng)轉(zhuǎn)弱。此時(shí)暗能量開始取得優(yōu)勢,,導(dǎo)致空間擴(kuò)張愈來愈快,。 光以每小時(shí)超過10億公里的速率傳播,相當(dāng)于每秒鐘繞著地球走7圈半,。這個(gè)速率同時(shí)也是宇宙的速限,,沒有任何東西可以傳遞得比光速還快。這并非由于光本身有任何特殊之處,,而是因?yàn)檫@個(gè)速限其實(shí)是時(shí)空結(jié)構(gòu)的一部分,。光本身不具質(zhì)量,使它得以用宇宙所容許的極速傳播,。 舉個(gè)例子,,距離我們100億光年的星系所發(fā)出的光,如果宇宙是靜止的,,那么它需要用100億年才能抵達(dá)地球,。而我們的宇宙是在不斷膨脹的,也就是說,,這100億光年的距離會(huì)隨著時(shí)間的流逝而增大,,真正的距離可能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了100億年,甚至超過了宇宙的年齡,。 或者換句話說,,100億年前,A星系距離我們100億光年,,今天,,它可能距離我們200億光年甚至更多。這也就意味著,,無論我們?nèi)绾闻?,它都已?jīng)超出了我們的觀測范圍,因?yàn)橛钪娴哪挲g也就只有140億年,。 多么的可悲啊,,在140億光年以外的東西,,對我們來講,可能永遠(yuǎn)也不可知,,我們哪怕是用最頂尖的儀器,,也探測不到。站在哲學(xué)的角度去看,,140億光年以外的東東,,哪怕是有其他外星人,的確,,他們是客觀存在的,,但是,他們的存在,,與不存在,,于我們而言又有什么區(qū)別呢?客觀上,,他們存在,,主觀上,他們存在=不存在,。借用莎士比亞的口吻說一句話:“To be or not to be,that’s no question!” 好了,,回到奧伯斯悖論,為什么入夜之后,,天空會(huì)變暗呢,? 因?yàn)槲覀兊挠钪嫫鹪从谝粓龃蟊ǎ@才是真正的原因,。(或者說,,宇宙有一個(gè)起點(diǎn)) 【芝諾悖論】:阿喀琉斯能追上烏龜嗎,? 《車輪悖論》:同心圓中,,大圓的周長等于小圓的周長嗎,?
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