首页 -> 2007年第17期

夜空为什么是黑暗的

作者：陈　默

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　　有时，天文学中最简单的问题却是最难回答的。夜空为什么是黑暗的？你会说：因为太阳下山了。但是还有恒星在闪耀啊。如果宇宙是无限的，充满着无数颗恒星，那么夜晚将和白天一样的明亮。这种理论和观测之间的矛盾被称为奥伯斯悖论。
　　奥伯斯是19世纪德国的一位天文学家，也是一位医生。白天，他行医，晚上就观察星星。他发现了5颗彗星，并提出了彗星尾形成理论。奥伯斯指出，按照静止、均匀、无限的宇宙模型，天空中散布着无数个均匀分布的发光恒星，尽管距离越远，单个恒星的亮度越小，但考虑到所有星光在宇宙中任一点的光照总和，以及近距离恒星对后面星光的遮掩效应，整个天空就和太阳一样明亮，而实际上夜空却是黑的。理论与实际观察结果就是这样矛盾。简单地说，黑夜应是白夜。
　　为了解决奥伯斯悖论，天文学家提出了多种理论加以解释，但都不能自圆其说。
　　有的天文学家认为，星空中存在着吸光物质，物质吸收了来自恒星的星光，使天空黑了下来。但实际上，空间中的吸光物质无法使夜空变暗。物质在遮挡光线的同时，也会被光线所加热，进而发光，它们将会和恒星一样的明亮。这就像大雨中的树，起先叶子还能保护地面不受雨淋，可是不久雨水便会从叶子上滴落下来，最终地面还是会湿透。有人则认为奥伯斯的理论是根据恒星均匀分布在宇宙中计算出来的，而实际上恒星分布并不均匀，有的星区恒星多，有的星区恒星少。因此，在宇宙中存在亮区和暗区，而地球就处在暗区，所以天空是黑的。还有天文学家用大爆炸理论解释这一现象，认为大爆炸后出现了许多星云，逐渐凝聚成各种天体，宇宙不断向外膨胀，大量恒星远离地球而去，这些恒星的光也不能到达地球。所以，在地球上看到的星空是黑的。似乎，这些理论都有道理，但又不能很好地解释奥伯斯悖论。
　　令人惊讶的是，第一个给出奥伯斯悖论最合理解释的不是装备齐全的天文台的天文学家，而是一位著名的美国诗人——爱伦·坡。爱伦·坡认为，之所以遥远恒星的光没有照亮星空是因为它们还没有到达地球，我们无法看到比宇宙更远的地方。用现在的话讲，我们无法看到150亿光年之外的东西。所以，黑暗的夜空是宇宙诞生的证据。1901年，物理学家开尔文对这一解释进行了量化，开尔文的计算表明，若要夜空变得明亮，我们至少要能看到数百万亿光年远的范围。由于宇宙的年龄现在远小于1万亿年，所以夜空是黑的。
　　从爱伦·坡开始，天文学家已对黑暗的夜空有一个正确的解释：宇宙还太年轻。1964年，天文学家哈里森发现了另一个可能正确的解释：宇宙拥有的能量太少。哈里森计算表明，若要照亮夜空，可观测宇宙需要的能量为现今的10万亿倍——每颗恒星的发光度要上升10万亿倍，或者恒星的数目要增加10万亿倍。另外，恒星不可能永生，就算宇宙无限老，夜空仍旧是黑暗的，原因是恒星总是会死亡的。
　　爱伦·坡和哈里森的解释为夜晚的黑暗上了双保险——宇宙太年轻而且能量不足。点亮整个宇宙就像是用一根蜡烛花上一个小时来加热一幢房子。一个小时太短了，即使你能等更长的时间，可是在完成这项任务前，蜡烛也已燃尽了。
　　（谭雪摘自《百科知识》图/马吉庆）