李旻
這個問題說起來還真的奇怪,因為晚上沒有太陽啊。但如果我們再想想看,晚上有星星啊。星星的數量不是很多嗎,為什么不是滿天星光呢?因為星星太遠了,所以我們看不清啊。但是,星星如果是無窮多,就應該看起來亮閃閃的一片啊!
這么一圈繞下來,是不是覺得這個問題很無厘頭?
這個問題,實際上是著名的“奧伯斯佯謬”。奧伯斯是德國19世紀著名的天文學家,他在1823年提出了這個問題。這個問題比較文縐縐的表述是:如果宇宙是穩定的,無限大的,而且發光的星球是均勻分布的,那么無論向天上哪個位置看去,都可以看到一顆星球的表面,所以就不會有黑暗的位置存在于星星之間。因此黑夜時,整個天空都會是光亮的。事實上,在上述前提下,用嚴格的數學進行推導,結果更讓人吃驚,那就是晚上的天空是無限亮的。
從邏輯的角度來分析,如果論證過程無懈可擊,結論荒謬,那只可能是前提錯了。而這個結論顯然是錯的,因為我們都看到了黑夜的黑。
所以,我們要來看看這個前提“如果宇宙是穩定的,無限大的,而且發光的星球是均勻分布的”。星球均勻分布這個問題不大,因為總體上我們的觀測結果告訴我們,星球整體上是均勻的。那就只有“宇宙是穩定的,無限大的”這個前提出問題了。是的,你沒猜錯,現代宇宙學確實認為,宇宙不是穩定的,宇宙也不是無限大的。
宇宙不是穩定的,因為我們知道宇宙從誕生開始,就不斷膨脹,而且是加速膨脹。宇宙也是有限的,現代天文學的觀測、計算結果認為,宇宙大概是138億光年這樣的一個尺度。
所以,“奧伯斯佯謬”現在反過來,成為支持現代宇宙學的一個重要證據。而奧伯斯當初也沒有想到宇宙是變化而且是有限的,他僅僅從“星際霧霾”,也就是星際間的氣體、塵埃會對光線產生遮擋來解釋黑夜現象。
精細的物理及數學模型證明,哪怕有大量星際氣體與塵埃存在,天空也不是黑的。我想霧霾天我們的感覺也能證實這一點。
事實上現代宇宙學的進一步觀測還證明,宇宙中的物質都不是均勻分布的,而是有著一定的結構。天文學家在1989年發現了宇宙長城,它是由星系組成的長5億光年、寬2億光年、厚1500萬光年的結構。另外在2007年又發現了近10億光年大小的“空洞”結構。也就是在這個范圍內,幾乎什么都沒有。更有趣的是在1億光年這個尺度下,天文學家發現星系組成類似纖維狀的結構,彌漫在宇宙中。
有時候天文學就是這么有趣,一個很小的問題,就開啟了一扇大門。黑暗的夜,背后那神秘的宇宙會讓你心驚還是心動?
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