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第20节:为什么夜空是黑暗的(2)

大象为什么不长毛:方舟子破解科学谜题 作者:方舟子


实际的情况当然并非如此。这种理论和实际的矛盾,物理学上称为佯谬。奥伯斯指出的这个矛盾,后来就被称为奥伯斯佯谬。其实,它并不是奥伯斯首先提出的。1610年,伽利略用望远镜发现空中有无数肉眼看不到的恒星后,认为宇宙是无限的,恒星的数量也是无限的。开普勒不以为然,给伽利略去信指出,如果那样的话,夜空就不会是黑暗的。他打了一个比方。假如你站在无边无际的森林中向前看,不论你往哪个方向看,都只能看到一根根的树干连成一片挡在你的眼前,看不到任何间隙。只有当你是在一片小森林中时,才能透过树干的间隙看到外面的世界。同样的道理,如果宇宙是无限的,那么恒星将占据天空的每一点,它们发出的光终将抵达地球,所有的恒星发出的光都将连成一片,就像我们在夏天看到的银河一样。既然实际情况是恒星彼此之间有黑暗的间隙,那就说明宇宙是有限的,透过这些间隙,我们看到的是一堵包围宇宙的黑暗围墙。

但是,后来的天文学家都相信宇宙在空间上和时间上都是无限的。怎么解决这个矛盾呢?18世纪初,英国天文学家哈雷提出了一个容易想到的解决方案:远处恒星发出的光线在抵达地球时强度变得十分弱,无法被我们看到。但是这个解释是站不住脚的。虽然光线的强度按距离的平方而减少,但是在一个无限大的宇宙中,天空的体积也即恒星的数量将按距离的平方而增加。也就是说,在远处某一点,恒星数量增加的比例恰好等于光强度减少的比例,二者互相抵消,总的光强度与距离远近无关。如果多数恒星都和太阳一样,天空的每一点都应该和太阳盘面一样亮。天球的面积是太阳盘面的18万倍,那么照射地球的星光亮度也应该是阳光的18万倍。

奥伯斯提出的解释是,太空并不是“透明”的,遥远恒星发出的光被弥漫在恒星之间的稀薄物质云给遮挡、吸收了。但是在热力学定律被发现之后,这个解释也经不起推敲了。根据热力学定律可知,假如有太空物质遮挡住星光,光能将会被吸收转化成热能,这些能量最终要重新被辐射出来,从而也要发光(虽然光的波长可能不同),天空仍然还是一片明亮。

要解决这个佯谬的唯一办法是否定其大前提,即宇宙不是无限的,因而恒星数量是有限的。但是,这还不够。即使恒星数量是有限的,其数量也近乎无限,足以照亮整个夜空。1848年,美国小说家爱伦?坡在一篇随笔中指出,唯一的出路是假定远处的星光还来不及照到地球上来。也就是说,宇宙在时间上有一个起点,而且宇宙的年龄还没有老到足以让我们见到所有远处恒星发出的光。


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