你如果現(xiàn)在在地球上一個空氣質(zhì)量很好的地區(qū)觀察夜空,天上的星星依然那么多,多得數(shù)不清。現(xiàn)在夜空中的星星比30年前一顆不少,如果宇宙是無限的(很可能是)——有無限數(shù)量的恒星和星系(可能有)——那么為什么有那么多恒星的天空沒有發(fā)出統(tǒng)一的白光,即使在晚上。
1、如果有無數(shù)的星星,那么為什么夜空還是黑色的?
這是一個很明智的問題。畢竟,如果你處在一片樹海之中,無論你朝哪個方向都會看見樹木,要知道這個問題的答案,我們需要回到宇宙剛開始時,恒星只存在于我們宇宙有限生命中的一小部分,所以簡單來說就是我們的宇宙不夠老,不足以填滿來自恒星的光除此之外我們的確擁有大爆炸(重組后)形成的光源,但是由于空間的膨脹,我們看到的光在很早以前就普遍發(fā)生了紅移。
紅移(或由于空間膨脹而增加的光的波長)與我們觀測的宇宙微波背景輻射的頻率相關(guān),所以,即使有可見光照射,天空大部分是黑色,因?yàn)樗且皇鴣碜杂钪娲蟊ǖ?60.2GHz的光。正如有人指出的,這就是所謂的奧伯斯佯謬,這被稱為奧伯斯佯謬——和幾乎所有的悖論一樣——它根本不是一個真正的佯謬。如果宇宙是無限的(很可能是)——有無限數(shù)量的恒星和星系(可能有)——那么為什么有那么多恒星的天空沒有發(fā)出統(tǒng)一的白光,即使在晚上?原因是宇宙在膨脹,而且自宇宙大爆炸以來就一直在膨脹,
這意味著你離觀測者(我們!)越遠(yuǎn),膨脹的速度就越快。這導(dǎo)致了兩個結(jié)果:在距離地球一定距離(420億光年)的地方,空間的擴(kuò)張速度超過了光速——因此,超出該距離以外恒星的光永遠(yuǎn)無法到達(dá)我們這里,因?yàn)榭臻g的擴(kuò)張速度超過了星光穿過它的速度!這將我們能看到的恒星數(shù)量限制在一個合理的、有限的數(shù)量上,隨著宇宙膨脹,它會拉伸光的波長——因此,物體距離越遠(yuǎn),它們光的頻率會變得越來越低。
這被稱為“多普勒效應(yīng)”或“紅移”(因?yàn)椤谝欢ň嚯x上,所有的星光都會變成紅光),除此之外,一切都變成了紅外光,然后變成了微波、無線電波等。一旦恒星的光偏離了人類的視覺光譜,沒有合適的科學(xué)儀器,我們就再也看不見它們了所以,大部分的天空都是黑暗的,因?yàn)榇蟛糠值暮阈请x我們太遠(yuǎn),移動得太快,這根本不是一個佯謬——只是一個有點(diǎn)令人驚訝的解釋!這里有一個哭笑不得的故事。
在1994年的一個深夜,洛杉磯市經(jīng)歷了一次全面的停電,所有的電力來源都切斷了,整個城市沒有街燈,也沒有房子里的燈,什么都沒有。一座幾分鐘前還燈火通明的繁華大都市,突然間陷入黑暗,好奇的人們,在好奇心的驅(qū)使下,來到外面想看看發(fā)生了什么事。在觀察了自己的家、周圍的環(huán)境和家人之后,有些人抬頭看了看天空,
他們抬頭看到的事物是如此驚奇和令人不安,他們中的一些人甚至撥打了911。他們說天空中有奇怪形狀東西,一團(tuán)不詳?shù)脑茽钗镓灤┨祀H,這些報(bào)告如此一致,如此說服力,不能被駁回。事實(shí)上,他們的發(fā)現(xiàn)并非杜撰——它們是真實(shí)的,而且非常真實(shí),他們看到了什么?銀河那是我們的銀河系,我們的家園,我們?nèi)庋鬯芸吹降乃泻阈呛托行牵覀兩娴牡胤健?/p>
它看起來很漂亮,不是嗎?然而,你可以確定——我們大概每晚都看不到這種美妙的景色,為什么?答案是:光污染。在不到100年前,每個人都能抬頭看見壯麗絢爛的星夜,如今,全球有數(shù)百萬的孩子們將永遠(yuǎn)無法在他們居住的地方看見銀河。夜晚人造光的增加和廣泛使用不僅損害了我們對宇宙的認(rèn)知,也嚴(yán)重影響了我們的環(huán)境、安全、能源消耗和身體健康,
簡言之,在光污染區(qū)很難看到星星的原因,與當(dāng)手電筒照射你的眼睛時很難看見星星的原因一樣。但并非是手電筒,我們有成千上萬、甚至數(shù)百萬的城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、建筑和車輛所產(chǎn)生的光線,直接的照射進(jìn)我們星球上許許多多雙眼睛里,如果你想看光污染的潛在影響,這里有一個視覺對比圖,來自darksky.org,左側(cè)是一個普通郊區(qū)的午夜上空。