夜空为什么是黑的？原来是这么回事！

当夜晚来临时，看到头顶上漆黑的夜幕和点点星光。古人常常在夜晚时秉烛夜游，抒发岁月无常的感叹。而现在随着工业化进程的加速，各种雾霾粉尘颗粒的飞扬，使我们的夜空中的星星越来越少。每当夜晚时刻，我们都会抬起头看看天空中有没有星星。但是看着夜空中稀疏的星星，却从来没有人想过夜晚为什么是黑的？

Tips：繁星指多而密的星星。 星星内部的能量的活动使星星变的形状不规则， 星星的亮度常用星等来表示，星星越亮,星等越小。

今天小编就带大家去了解为什么夜空是黑的。

为什么夜空是黑的？

从古至今，我们的生活都是日出而作日落而息，这因为一到晚上，天就一片漆黑。古人们不了解，就将这种现象归结于神灵，留下了天狗食日、烛龙暝为夜的传说。到了16世纪，哥白尼的“天体运行论”出现，人们开始了解到，是因为地球自转，导致昼夜交替。

但是在近代天文观测之后，我们在宇宙中发现了许多的天体，那么到了晚上，即使没有太阳光的照射，凭着众多的天体，夜空中也应是亮如白昼才对。为什么晚上还是一片漆黑？这就是著名的奥伯斯佯谬。

Tips：日食solar eclipse，又叫做日蚀，是月球运动到太阳和地球中间，如果三者正好处在一条直线时，月球就会挡住太阳射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时发生日食现象。

奥伯斯是活跃在19世纪的德国天文学家。他认为，假设宇宙是稳恒态而无限，而且有无数平均分布的发光星体，即使距离得很远，但是考虑到宇宙中所有光照之和，以及光在真空中是直线传播，那么夜晚也应该和白天一样亮才对。但实际上，夜晚确实黑暗的。

对于这个问题奥伯斯本人也曾思考过，他认为宇宙中存在着许多的尘埃和气体，这些尘埃将恒星的星光遮挡，让这些星光只能传出一小段距离，不能到达地球，所以夜晚是黑暗的。但这个解释违背了热力学第一定律，即使是尘埃也会升温，会发出辐射，导致天上有均匀的辐射，所发出的高温和太阳差不多，那么夜晚也应该太阳一样亮才对。

Tips：辐射Radiation，指的是由场源发出的电磁能量中一部分脱离场源向远处传播，而后不再返回场源的现象，能量以电磁波或粒子的形式向外扩散。

另一位大神开普勒认为，奥伯斯佯谬证实了宇宙是有限的，或宇宙中的恒星是有限的。但是即使恒星是有限的，但即使有限的恒星仍然大到足以照亮整片天空，这就说在宇宙中发光物质基数大的情况下，不允许出现这种情况。

分形学的权威本华·曼德博则用他引以为傲的分形学来解释这种现象，他认为星体是以分形的方式分布在宇宙中的。也就是说恒星的分布不均匀，这些恒星可能都藏在了某一个区域躲猫猫才会导致夜空是黑暗的。但是如果星星不均匀分布的，地球处于暗区，那么不仅是夜晚，白天也是暗的，所以这个解释也是不恰当的。

Tips：本华·曼德博1924年11月20日－2010年10月14日，犹太人，生于波兰华沙，数学家。曼德博幼年随全家移居巴黎。曼德博大半生均在美国度过，拥有波兰、法国和美国的三重国籍。

最后给出奥伯斯佯谬答案的是一位美国诗人爱·伦坡。爱·伦坡在他的诗中写到：“星星是连续不尽的，......因为距离的遥远，光芒从未能到达我们”,他认为之所以遥远恒星的光没有照亮夜空，是因为它们离得太远了还没到达地球。

哈勃的红移现象

20世纪初，埃德温·哈勃发现了一个特殊的现象能够完美解释奥伯斯佯谬那就是红移。埃德温·哈勃是个美国天文学家，听着这个名字是不是感觉很熟悉，一下就联想到了哈勃望远镜。实际上哈勃望远镜就是以埃德温·哈勃的名字命名的。

Tips：哈勃望远镜是以美国天文学家爱德温·哈勃为名，于1990年4月24日成功发射，位于地球的大气层之上的光学望远镜 。图片中是哈勃望远镜记录下星系碰撞的样子。

哈勃早年读的是法学，曾经还当过一段时间的律师，但是因为放不下深爱的天文学，于是就放弃了律师这个金饭碗，转而到了芝加哥大学叶凯士天文台学习工作。1919年，哈勃受邀到加州威尔逊山天文台工作，此后除了二战时期到美军中服役外，他一直留在威尔逊山工作。

哈勃的早期工作主要围绕着星云的研究，1924年，他发现了仙女座大星云M31和三角座漩涡星云M33中的一批造父变星，证明它们都是远在银河系外的河外星系。这是20世纪天文学最重大的成就之一，河外天文学因此诞生，哈勃也被誉为“河外天文学之父”。但这并不是他开挂般人生的终点。

Tips：美国著名天文学家，研究现代宇宙理论最著名的人物之一，河外天文学的奠基人和提供宇宙膨胀实例证据的第一人。

1929年，哈勃根据他本人所测定的星系距离以及斯弗莱的观测结果，发现距离我们越远的星系远离的速度越快。哈勃定律中就有红移现象。红移是什么呢？红移这种现象，最初是针对机械波而言，即一个相对于观察者运动的物体，

离得越远发出的声音越弱，波长变得较长。离得越近发出的声音更强，波长比较短。比如说，在日常生活中，当一辆车从我们面前驶过的时候，当它离我们越来越近时发出的声音更加的洪亮，它的波动频率越高波长就越短。当它离我们越来越远的时候，声音就会越来越小，波长越长。

Tips：红移现象在物理学和天文学领域，指物体的电磁辐射由于某种原因频率降低的现象，在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离，即波长变长、频率降低。

后来红移现象被延伸到物理学和天文学领域中，即因为某种原因的干涉，导致物体的电磁辐射频率降低的现象。目前红移分三种，分别是多普勒红移，引力红移。宇宙学红移。

我们知道光的本质是不同波长的电磁波，而光谱图就是能够吸收恒星发出光线，得一条不同颜色组成的彩色带，还可以分析出恒星中有哪些元素。

Tips：电磁波Electromagnetic wave，是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，

而引力红移，顾名思义是由引力引起的。在爱因斯坦的相对论中，恒星发出的的光在恒星的引力下做减速运动即类似我们在地面往上抛一个球，向上运动时会在受到万有引力的做用作减速运动。但在宇宙中，根据爱因斯坦的相对论光速是不变的，既然光速不能减小那么它的频率自然降低，于是就发生了红移。

1912年美国天文学家维斯托·斯弗莱就发现了红移现象。在观测过程中他发现许多的星系都以数以百千万米的速度远离地球，都在发生红移。

Tips：爱因斯坦开创了现代科学技术新纪元，被公认为是继伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家，也是批判学派科学哲学思想之集大成者和发扬光大者。

然后在威尔逊山工作的哈勃和他的同事米尔顿·哈马逊又发现了更多的红移现象，并在新发现的河外星系上都发现了红移现象，于是在1929年总结出了红移—距离公式，也就是后来的哈勃定律。这个定律证实了宇宙是膨胀的，宇宙膨胀就解决了奥伯斯佯谬。

因为宇宙一直在膨胀当中，星系之间的距离越来越远，而距离我们越遥远的星系，它的退行速度就越快，当速度达到每秒30万千米，也就是光速时，即使这个星系发出再亮的光我们也无法观测到它的存在。

Tips：宇宙Universe，在物理意义上被定义为所有的空间和时间统称，为时空及其内涵，包括各种形式的所有能量。

所以我们就得出了这样一个结论：当退行速度大于等于光速时，这个星系所发出的光永远也到不了地球，所以我们的夜空永远是漆黑一片。

宇宙正在离我们远去

宇宙膨胀不仅解决的奥伯斯佯谬，同时还将以往宇宙是静止的、有限的模型给推翻，从而引出了宇宙大爆炸学说。既然宇宙一直在不断的膨胀中，那么反推回去最初的宇宙一定十分的小，但时所有的星体都聚在一处，它的质量比原子核更小。假设宇宙是个立方体，边长都为1000万光年，在立方体的长、宽、高三边，将星系按照100万光年的距离依次放好，每边正好是10个星系。整个立方体就包括了10x10X10一共1000个星系。

Tips：原子核atomic nucleus，简称“核”，位于原子的核心部分，由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成，中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。

而宇宙膨胀，不是指星系膨胀而是星系之间的距离变大，在立方体中就是星系不变，而体积变大。那么反之当立方体的长、宽、高都减小半时，星系之间的距离也只有50万光年，体积就只有现在的八分之一。

当立方体进一步缩小，边长只有原来的十分之一，那么星系之间的距离只有10万光年，体积只有原来的千分之一。再往前追溯，那么必然得出这样一个结论，那就是所有的星系必然会重叠到一个点中，这就是著名的奇点。

Tips：星系又叫宇宙岛，指数量巨大的恒星系及星际尘埃组成的运行系统。星系是构成宇宙的基本单位。参考银河系，它是一个包含恒星、气体、宇宙尘埃和暗物质，并且受到重力束缚的大星系。

在奇点时期，宇宙中的物质高度集中，密度越来越高，有着极高的温度，然后在高温的作用下就发生了宇宙大爆炸，物质四散形成天体再向外膨胀，形成我们现在观测到的宇宙。自宇宙从138亿年前发生大爆炸以来，宇宙一直在膨胀中，并且距离我们越来越远的星系还在以更快的速度驶离我们。

当我们可以观测它们时只能看到它们的背影，也就是说我们现在乃至往后很长一段时间，观察到的都是宇宙已经发生的事，并且当星系退行的速度大于光速时我们就不能观察到它的存在。换而言之，我们可以观察的宇宙范围已经被定死在以光速远离的星系所处的地点。我们就好似被关在一个核桃壳里边，所见所闻都局限在一个范围中，实在令人绝望。

Tips：爆炸：在极短时间内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化，同时破坏性极强。

此外，更令人绝望的还有，宇宙是否还要一直膨胀下去，人类的命运何去何从？根据著名的热力学第二定律和熵增定律，即一个孤立的系统总会朝着无序的方向行进。那么当宇宙的熵达到了极限，宇宙的能量全部转化成热能，整个宇宙的生命全部陷入死寂，人类也不复存在。

除了，热寂的可能性外，当宇宙的膨胀达到一定程度后，万有引力就会使宇宙膨胀的速度慢慢变慢，到停止碰撞之后就会转而开始收缩。收缩的速度从慢到快，然后以一种绝对的威力将所有的物质和空间都碾碎，宇宙中所有的一切都不复存在，又回到奇点等待下一个回合。

Tips：熵增定律是克劳修斯提出的热力学定律，克劳修斯引入了熵的概念来描述这种不可逆过程，即热量从高温物体流向低温物体是不可逆的，其物理表达式为：S =∫dQ/T或ds = dQ/T。

人类只有匆匆百年的寿命，而随便一颗恒星的历史都有几十亿年，更不必说宇宙100多亿年的历史。我们的生命长度决定了，我们无法如观夏荷秋月一般观察整个宇宙的历史。我们只能依靠现有的理论来猜测宇宙的起源与归宿。

结语

宇宙膨胀虽然解决了奥伯斯的佯谬，但它也带给了人类更多的疑惑。宇宙会一直膨胀下去吗?宇宙的未来如何是大坍缩还是永远膨胀？这些问题都需要人类一一解答。

Tips：寿命的长短一方面受社会经济条件和卫生医疗水平的制约，不同社会不同时期有很大差别；另一方面由于体质、遗传因素、生活习惯、生活条件等个体差异，个体的寿命长短相差悬殊。

虽然现在我们的科学技术并不能很好地解释宇宙中的现象，但是我们科学从不是一成不变的，从地心说到日心说再到宇宙大爆炸，我们的科学理论一直都在进步中。随着，科学技术和航天事业的发展我们会将这些谜题一一破解，走向星辰大海。