为什么夜空是黑的？20万亿颗恒星都无法照亮地球

当你看着天空，或者一张太空照片时，最让你震撼的是什么？答案可能是满天星斗，但事实上，还有一件事也会以同样的方式让你感到奇怪，那就是黑暗的夜空。

你有没有想过为什么夜晚的天空是黑暗的？

这似乎是一个愚蠢的问题，但实际上，答案并不像它看起来那么浅显，它告诉了我们宇宙中一些重要的事情，现在让我们一起试着找出答案吧。

试着想象一下，你在一个树木环绕的森林里，同时也想象着树之间的空地。现在假设你增加了树的数量，你会看到树和树之间的空隙越来越少。如果树的数量是无限的，你就看不到树与树之间的空隙，而是被四面八方的树木完全包围着。

离你最近的树看起来会更大，而远处的树看起来会更小，但总的结果是，所有的景观都应该完全由树组成。

这个关于无限森林和无尽树木的例子应该可以帮助我们理解，如果宇宙是无限的，并且包含了无数的恒星，那么我们应该会看到什么。在这种情况下，所有的空间(也包括夜空)都应该像恒星的表面一样发光。

现在，让我们试着去理解为什么。

如果宇宙中有无数的恒星，并且它们在空间中均匀分布，那么无论你朝哪个方向看，你都应该能看到一颗恒星。很明显，离我们越近的恒星发出的光越多，而离我们越远的恒星发出的光就越少。但这一事实被另一个事实所弥补，或者说在同一个空间区域看得越远，则恒星发出的光会越来越多。

光源的亮度会随着距离的增加而降低，而恒星的数量会随着距离的增加而增多。同一区域内的恒星越来越多，因此亮度的降低和恒星数量的增加是完全平衡的。

最终的结果应该是整个夜空闪烁着光芒，就像恒星的表面那样。这个事实在被发现时就考虑到了，并开始引起天文学家们的疑惑。

在1600年，开普勒发现了这个问题之后，德国天文学家奥尔伯斯在他的一篇作品中发表了观点，这就是为什么今天经常讨论夜空黑暗的问题，被称为奥尔伯斯悖论。

但为什么这是一个悖论？因为我们看到的并不是像恒星表面一样明亮的夜空，而是黑暗的夜空，所以我们必须解释为什么会这样。

有几种可能，一种可能是宇宙中没有无数的恒星，这是过去的天文学家们所接受的。但这似乎有点奇怪，因为如果你想象宇宙中有无数的恒星，这不仅意味着宇宙中有一个特定的点、或者说恒星分布的中心，这与尼古拉斯·哥白尼的观点相反，而且还有另一个问题，事实上假设给有限的恒星分配一个数目，它迟早会不稳定。

这个数目有限的恒星最终会坍缩成中子，这就是为什么过去的天文学家，在了解爱因斯坦的广义相对论之前，宁愿选择一个无限的宇宙，也不愿选择一个包含无数恒星的无限空间。但这件事也与看到的黑暗夜空相矛盾。

另一种可能性是，宇宙不一定总是存在的，这种可能性让我们更接近今天认为正确的答案。这个观点基本上是说，如果宇宙并不总是存在，(所以有无穷多多恒星也不总是存在的)，那么这些恒星中的一些实际上离我们很遥远，以至于光还没有到达我们这里。

如果恒星并不总是一直存在，但它们会在某个特定的时代会发光，那假设我们看得足够远，我们就会看到那些恒星还没有发光的空间。

就像之前说提到的，它让我们更接近解决奥尔伯斯悖论的方法，而奇怪的是，这个想法第一次被揭露出来，并不是在天体物理学家的作品中，而是在作家埃德加·爱伦·坡的作品中，爱伦·坡在1848年，他去世前不久发表了他的文章，他在文章中写道解决黑暗天空悖论的可能方法是宇宙和恒星，它们并不是永远存在的。

但现在可以用现代的方法来解释奥尔伯斯悖论、或者说为什么夜空是黑的？

科学家认为正确的解释是大爆炸模型，这个模型告诉我们两件事：在此期间宇宙并不总是一直存在；其次宇宙膨胀理论。两者都解释了为什么我们看到的不是明亮的太空，而是广阔的黑暗空间。

因为宇宙不是永远存在的，当我们遥望遥远的太空时，我们甚至会回顾过去，因为光到达我们的时间是有限的，当我们在足够远的太空中观察时，我们看到的是宇宙中的一些区域，其中的星星并没有被点亮，这是第一个对奥尔伯斯悖论的解释。

但大爆炸模型还告诉了我们一些其他的东西，在过去，宇宙的密度更大、温度更高。

曾经有一个时代，宇宙就像恒星表面一样闪耀发光，因为整个宇宙充满了炽热明亮的炽热气体，充满了整个空间。

你可能会想，这个解释并不完全正确，因为往宇宙深处看，在某一点上你是正确的，不是我们会看到更多的恒星，而是我们应该看到这堵火墙，它是由弥漫在宇宙中的白炽气体引起的。

第二个解释是，大爆炸模型中，宇宙在膨胀。宇宙的膨胀导致了红移，一种宇宙红移现象，或者说一种可见电磁辐射和可见光辐射的红移。

这意味着在过去你是正确的，当时整个宇宙都像恒星表面一样发着明亮的光芒，但是这火焰之墙已经遭受了红移的现象，所以我们今天观察到的，只是从电磁光谱中可见光区域分离出来的。

换句话说，我们不能用眼睛看，可以以低电磁辐射频率、高波长的形式接收它，因此在无线电波中，实际上也是这样做的。我们可以接收到这种被称为宇宙辐射的信号，只是无法用眼睛看到它们。

实际上，当我们看着夜空时，我们看到了这些巨大的黑暗空间区域。在某种意义上，我们目前有一个对宇宙本质和大爆炸模型正确性的测试，看着这些黑暗区域，我们看到的不是恒星，而是来自宇宙起源时的一种古老的光，只不过无法用肉眼看到更多。