【科普】白天不懂夜的黑——夜空为何是黑的（流量党慎入） - 理视天下 - 第2页 - 简单学习网论坛_中高考学习交流论坛_中学生学习论坛

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10楼^#

发布于：2016-01-28 10:25

在《我发现了》中，爱伦·坡数次提到了德国天文学家约翰·马德勒（Johann Madler），由于在他十几岁时出现的大彗星使他对天文学产生了兴趣。

马德勒绘制月面图，并且出版了一本书《大众天文学》，这本书再版了6次。
在早期的版本中，马德勒和奥伯斯一样，认为是星际物质吸收星光而使夜空变得黑暗。
但在1858年的另一本书（《我发现了》出版后10年）以及畅销的1861年版的《大众天文学》中，他则给出了和爱伦·坡相似的解释：
光速是有限的；它传播需要时间，因此，我们看到的光是经过有限的时间才到这我们这儿的。
这样夜空黑暗之谜就可以得到合理而充分的解释，星际消光的限制就可以被排除了。
更确切的讲，远处的星光还没有到达我们这里。

1901年，苏格兰数学家、物理学家开尔文（Kelvin）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。
爱伦·坡、马德勒和开尔文都认识到了天文学家所能看到的宇宙是过去的样子而不是现在的样子

看得越远，就越深入过去——哈里森认为宗教的信条延缓了奥伯斯佯谬的解决。
“我们回顾历史，为什么人们对整件事无动于衷，这个问题有着文化背景，”哈里森说，
“从一个层面上讲，人们已认识到了光速的重要性，但是真正的矛盾来自根深蒂固的宇宙观。这涉及到宇宙的年龄。如果你意识到这将与《圣经》相悖，你最好保持沉默。”

《圣经》是这样说的，宇宙将近有 6000年的历史，也就是说天文学家仅能看到6000光年远的范围。

图片：trans40e.jpg

[宇宙诞生和演化的时间线]

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11楼^#

发布于：2016-01-28 10:58

深入奥伯斯佯谬
尽管奥伯斯佯谬已有几个世纪的历史，但是直到20世纪50年代它才开始引人注目。
的确，如果你在奥伯斯的年代，提起奥伯斯佯谬，人们根本不知道你在谈论什么。

1952年，亨曼·邦迪（Hermann Bondi）的《宇宙学》（Cosmology）一书首次提到了奥伯斯佯谬

邦迪是稳恒态宇宙学的支持者。
与大爆炸宇宙学不同，稳恒态宇宙学认为宇宙不是创生于150亿年前的大爆炸，相反宇宙永远存在着。
在一个永存的宇宙中，爱伦·坡对奥伯斯佯谬的解释——遥远的星光还没有抵达地球，就行不通了。
如果宇宙的年龄是无限的，则天文学家能看到无限远处。

为此，稳恒态理论用宇宙膨胀来解决这个问题。
膨胀的空间会使穿行其中光的波长变长，或者红化，因此光传播的越远，红移就越大。
红光的光子能量比黄光或是蓝光来得低，红移会减弱来自遥远星系星光的能量，进而夜空是暗的

1955年，稳恒态宇宙学家福雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）在他的《天文学前沿》（Frontiers of Astronomy）一书中写道，
“因为宇宙膨胀，所以夜晚是黑的。这是一个意料之外的解释——以致于19世纪的天文学从来没有想到过。”

图片：trans40f.jpg

[膨胀的宇宙就好像是不断往里吹气的气球，随着气球变大，波长也在增大。]

虽然，这是一种进步，但是红移无法解释奥伯斯佯谬。
它仅仅在稳恒态宇宙学中适用，而这一宇宙学模型并没有被天文学家广为接受。
在大爆炸宇宙学中，膨胀的空间对夜晚的黑暗不起什么作用，即使宇宙停止膨胀夜晚仍将是黑的
然而大多数的书中却不是这么写的。
1987年的调查显示，只有30%的天文学书籍正确解释了为什么夜晚是黑的。

哈里森认为夜晚的黑暗和膨胀的宇宙之间的联系很清楚——
第一，微不足道；
第二，过于深奥——这得归咎于50年代的宇宙学普及。

“晚上走到户外，天文学家这样吸引他们的听众，抬头仰望繁星点点的夜空，”
他的《夜的黑》一书中写道，
“黑暗的夜空证明宇宙在膨胀。这就象是一本书的主题，扉页上则写着多普勒效应，以此来吸引大量的听众。”

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12楼^#

发布于：2016-01-28 11:00

宇宙的能量危机
从爱伦·坡开始，天文学家已对黑暗的夜空有了一个正确的解释：宇宙还太年轻。

1964年，哈里森发现了另一个正确的解释：宇宙拥有的能量太少。
在邦迪的宇宙学书中，哈里森首次知道了奥伯斯佯谬。
哈里森决定计算，若是夜空要被无数的星星照亮要多少能量。
“起先，我的计算结果简直我法令人相信，” 他写道，
“但之后，事情就清楚了，我们一直沿用错误的角度来看待整个问题。”

图片：360反馈意见截图16171117256545.png

在可观测的宇宙中，所有恒星所产生的能量是非常小的。
哈里森的计算表明，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。
就像太阳，恒星通过核反应将质量转化成能量。
哈里森证明，就算宇宙中的所有质量都转化成能量，夜晚也不会比一个有月亮的晚上亮。

因此，现在有了双保险——宇宙还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。
所以，天文学家终于能回答为什么夜空是黑暗的了。

一百多年前科学家解释了为什么天空是蓝的，但是看起来更简单的问题——夜空为什么是黑暗的，却直到20世纪才有了完整的答案。
它印证了，被黑暗迷住的人才是第一个揭开它神秘面纱的人。

Ken Croswell 文

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