奥尔伯斯佯谬
夜黑是因为宇宙在膨胀
“夜晚的天空为什么是黑的?”同学们一定会说,因为夜空没有太阳照耀。但是,无限的宇宙,充满了无限个恒星构成的星系,虽说夜晚没有太阳照耀,可是那满天的星星,都是会发光发热的“太阳”呀。一颗恒星的光芒的确很微弱,但是,无数颗恒星的光芒合起来应该是无限的亮,夜空也应该处处是一片光明,可事实上为什么却是黑的呢?
这是1826年德国业余天文学家奥尔伯斯医生提出来的一个问题。自然科学史上称之为“奥尔伯斯佯谬”。
在奥尔伯斯之前,大科学家牛顿把物质、时间、空间分隔开来,把宇宙说成像一个存放物质的容器,在这个无限大的容器中,到处布满了天体,运动的永远运动、静止的永远是静止。这样,夜黑便遇到了难题。到了20世纪,随着爱因斯坦相对论和哈勃定律的问世,人们终于发现牛顿的学说是错误的。时间和空间是紧密相连、彼此互相影响、不可分离的,它们存在的形式受物质和物质的运动决定,宇宙在不断地膨胀着。由此,夜黑就不难解释了。
美国天文学家哈勃等人的观测发现,几乎所有的河外星系都在远离我们而去,即宇宙像正在充气的气球似的膨胀着,越来越大;距离我们越远的星系,远离我们而去的速度(即退行速度)越快。星系退行使星系辐射到我们这里的光减弱;距离我们很远很远的河外星系,可能会以光速退行,以致发出的光传不到我们这里来。因此,虽然宇宙是无限的,但光可以照到我们这里的天体数量是有限的。只要那些有限的天体射到地球上的光比太阳少,地球上的日夜就取决于太阳。要是宇宙没有膨胀,也就没有夜黑问题。由此可见,夜黑是宇宙膨胀的结果。
宇宙为什么会膨胀呢?大爆炸宇宙学认为,“我们的宇宙”起源于一个温度极高、体积极小的原始火球,在距今大约200亿年前,不知什么缘故,这个火球发生了大爆炸,在大爆炸中诞生了“我们的宇宙”。随着空间膨胀,温度降低,物质的密度也逐渐减小,原先的质子、中子等等结合成氘、氦、锂等元素;后来又逐渐形成星系、星系团等天体。
宇宙早期时,星系碰撞、合并曾经是很普遍的现象,那时宇宙刚刚开始膨胀,还比较小、比较拥挤,星系多如雨滴,大量小星系下雨般落到其他星系中,渐渐形成像我们银河系这样的星系。宇宙好像一个在不断充气的带花点的气球,上面的各点彼此分离。经过200亿年的“分离”才变成今天这个模样。根据天文学家的推测,我们的宇宙将来有一天会停止膨胀,然后转为收缩,直至收缩到大爆炸前的原始火球状态;接下来会出现新的大爆炸,急剧暴胀和膨胀。这种循环可能会不断地重复进行,宇宙处于这种来回振荡式的变化之中。 (少年百科知识报) 科技日报2000.3.12