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宇宙为什么是黑色的?

发布时间:2018-06-07 11:37:07 来源:科技之星 责任编辑:Q三
宇宙永远都是太空的热门话题,今天和大家聊聊这个看似有简单答案的话题,宇宙为什么是黑色的?下面配个图吧,光说印象不深刻 18世纪,德国天文学家海因里希·奧伯斯提出了著名的奥伯斯佯谬:假如宇宙是稳定而且无限的,而且有无数的发光星体,那么无论望向天空的哪一个位置,都应该看到一颗星体,夜空就应该是完全明亮的。 著名作家埃德加爱伦坡也提出了类似的想法: 星星是连续不尽的,然后背景的天空将呈现一致的光亮,就像银河所显示的——因为不会有绝对的点,在那所有的背景中,星星将不复存在。因此,在那些,在这样的事态下,唯一的模式,我们可以体会到我们的望远镜在无数的方向上发现空隙,将假设无形的背景,因为距离的遥远,光芒从未能到达我们。 对于这个问题,奥伯斯自己的解释是,宇宙中存在气体和尘埃,阻挡了光线,所以不是所有星星的光都能到达地球(和下面评论区的一些看法一样)。但是,这不是一个有效的解释。气体和尘埃吸收了能量以后,会以电磁波的形式辐射出能量。在无限星体和无限空间的前提下,这些辐射还是会让宇宙变得明亮。然而,夜空,或者说太空是黑色的。至少说明1)宇宙中没有无限的星体,或者2)宇宙不是永恒的。宇宙空间可能是无限的,但是有星体的地方却只是我们周围有限的空间。这样,如果你看的足够远,你就会看到没有星体的黑暗虚空。用于描述宇宙大爆炸的暴涨理论表明,宇宙空间各处密度是均衡的;宇宙的几何结构是平坦的。这意味着1)宇宙是一个无限的空间,2)宇宙中有无限的星体。而对宇宙的观察也表明,这很可能是正确的。那么太空的黑暗是不是因为宇宙的年龄是有限的呢?宇宙从大爆炸到现在大约137亿年。那么距离我们137亿光年以外的星体发出的光还在路上,没有到达我们。也许如果我们等得足够久,它们的光就会到达地球,让我们的夜空亮如白昼。然而,这也是不可能的,这是因为宇宙空间每一处都在膨胀。 空间膨胀是均匀的,就是说每一处膨胀的速度是一样的,但是膨胀的效果是叠加的。从上图可以看出,距离我们(点B)越远的地方,离我们的距离增加的越多。这个叠加效果是惊人的。不难算出,离我们足够远的地方,空间远离我们的速度超过了光速。你没有看错,我是说超过了光速。相对论告诉我们任何物体都不能以超过光速的速度在空间中运动,但是没有说空间本身不能超过光速。这个事实的后果是:在这部分空间里的星体发出的光永远不能到达我们。我们等得再久,夜空也不会亮如白昼。 由于空间的膨胀,我们的可视宇宙范围也在膨胀。现在的可视宇宙半径也是大于137亿光年的(466亿光年)。随着空间膨胀,我们可以看到的宇宙范围也在增大。但是,边界之外的宇宙也在以更快的速度远离。大部分的宇宙我们是永远看不到的,当然也永远无法到达。由于光速的限制,我们被困在一个有限的空间内,无法得知外面的宇宙是什么样子。这是不是很像黑洞视界的概念。实际上,这也是一种视界,和黑洞正好相反。黑洞是光线永远出不去,而我们的可视宇宙是光线永远进不来。 在可视宇宙范围内,虽然光可以到达地球,但已经不是可见光了。空间膨胀把可见光的波长拉长了,相应的降低了频率。这种现象叫红移 - 光红移成了红外线或频率更低的微波。 这里我们忽略了宇宙中的另外一种光。宇宙诞生于137亿年前的大爆炸。大爆炸辐射出强烈的能量,它的光应该弥漫整个宇宙空间,为什么看不见呢?原因是,经过100多亿年的空间膨胀,大爆炸的光已经红移成了微波。人类的肉眼看不见微波,但是如果我们用看得见微波的望远镜对着夜空扫描,就可以看到这一副惊人的图画: 原来,夜空是明亮的,只是我们看不见

责任编辑: Q三

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