宇宙中恒星无数，夜空应该是全亮的，为何是黑暗的？

  兵马不一定能走 2018-10-03 17:59:51
回想我们小时候，那时农村光照还非常的昏暗，也没有什么污染；天空中布满的闪亮的星星，很多人的脑子里充满了各种幻想。但是有一种观念是不怎么会变的，白天充满着光芒，即使雨天黑云笼罩，依然有一丝光亮。可是晚上我们仰望夜空的时候，黑漆漆的一片，让人感到恐惧。那时忍不住想，晚上为什么不像白天一样，放眼都是光亮。


夜空图景
随着年龄的见长，特别是物理学的学习，将带给我们新的视野。现在我们已经知道白天是由太阳的光照引起的，或者说白天正是我们的太阳对着我们所在的位置进行照射，光子进入了地球的大气层，受到大气层中的空气分子和大气尘埃N多次的散射；不管我们仰望天空的哪个方向，光子都会进入我们的视网膜，引起神经系统的反应，使我们觉得天空是如此的明亮；当然你的眼睛不要对准太阳，不然太阳光的直接照射会亮瞎你的眼。
晚上当我们回家的时候，落日的余晖慢慢落下，黑暗将笼罩在大地上；我们现在也知道，太阳将近能活100亿岁的“家伙”，虽然已到中年，但它将会在他的后半程，依然一直会散发出光芒；我们的地球因为在自转，我们的白天可能就是美国的黑夜，相反依然适用。地球的自传使我们背对着太阳，使得太阳光无法在将光子，进入到大气层散射；从而使黑夜是黑暗。
等等你说道这，我想想，怎么和标题不大一样啊？你标题说黑夜不黑？可是上面你又告诉我们黑夜是黑的？什么鬼？
我说大家别急啊，实际上我们在上面讲了一大堆“废话”，给大家科普一下已有的知识。我们这就开始，我们老说黑夜是黑的，直观的感受也是这样的。可是一百多年前，1823年有个德国天文学家叫做奥伯斯的家伙，发表文章称你们已有的认知（就是黑夜是黑的）都是臭狗屎，应该把脑子里面的固有观念都给仍了。注：实际上上面的话他没这么说，是我恶趣味深加工一下。但意思是一样的。


1758年10月11日－1840年3月2日
我们固有的观念一直认为夜空是黑的（不考虑灯光效果，我才想起来这么说，抱歉。）身为21世纪的我们，现在都知道在地球之外，那些星星其实大多数都是太阳，就是恒星啦。可是夜空中这么多的恒星，为什么夜空还是黑的呢？他的一个学生举手站起来（想象的剧情）说：“老师，那时因为大多数的恒星，离我们太远了，要知道恒星照射到地球上的光与距离成平方反比来着，距离越远，光度衰减的越厉害。”
奥伯斯竖起食指左右摇了摇说道：“不对，你这描述的只是单一恒星或少数恒星所发出的光芒，可是夜空中的恒星非常多，如果它们的光线相加在一起的话，光线足以点亮我们的夜空。”
这位学生不服气的反驳说：“的确，光线的相加的确可能被我们观测到，比如说我们的银河系，那条长长的旋臂，就是由许多光线相加而成，在比如说仙女座星系也是能被我们肉眼观测到的，可是不管其中的任何一个恒星所发出的光线，是能被我们肉眼观测到的。之所以能被观测到就是星系中的许多恒星光度相加的结果。”
“但。。。。”学生顿了一下，咽了咽口唾沫，接着大声说道：“这些光线相加的结果，不足以点亮夜空。”
奥伯斯好像没觉得学生语气充满的变化，摆了摆手，呵呵一笑：“为什么不足以点亮天空呢？可是你忘了一点，天空的恒星无限多啊，他们相加的结果足以点亮夜空。”
哈哈，我怎么觉得奥伯斯老师心中在得意的笑。。我这时候脑袋瓜子里突然浮现出潘长江老师，载歌载舞，拿着手绢大笑：“我得意的笑。。我得意的笑。。。”
我想这位学生能看到这一幕的话，只能站在一边默默注视：“。。。。。。。”
好了，脑抽结束。言归正传，可是学生也是个傲脾气，对着老师说道：“老师，自从培根时代到现在，任何一个理论，想要他成为一个理论，必须依赖于数学模型和可实验或观测的基础上。”
“我理解了，从数学计算来说，老师您没什么大问题，从宇宙学角度出发，宇宙是无限大，各相同性，恒星在宇宙中均匀分布。那么光的亮度也无限大，最终使整个夜空像白天一样，充满着亮光。老师，这是您的解释，对吧！可是。。。”说道这里，学生抬起了手臂指向夜空：“夜空明确的告诉我们，夜空是黑的，您的理论不符合我们所观测的现象。”
这就是奥伯斯佯谬。
回到21世纪的今天，我们知道大爆炸始于138亿年前，基于大爆炸模型，各种星体、星系形成大爆炸10亿年后。光速约等于3乘以10的8次方米每秒。由此可知，光速是受限的，光传播到地球也是受限的。因此，观测的恒星光度并不是无限的，观测到的宇宙是有限的。或者说离我们N光年远的光线，因为空间的暴涨，光线一直向我们前进，只是还没到我们这里。所以，我们观测的光线是有限，从而使得我们观测的夜空并不明亮。这些光线不足以点亮夜空。说道这里大家又说了，不对啊，这些还是和你的标题相矛盾。所以我们还得往下说。


上面提到大爆炸始于138亿年前，基于大爆炸模型，各种星体、星系形成大爆炸10亿年后。让我想想有哪里不对之处啊？哈哈，大家想起来了没？是什么的呢？是的，是光，星体、星系形成大爆炸10亿年后，可光并不是在大爆炸10亿年后，形成的。那么是什么时候形成的呢？
在普朗克的时间内，我们知道宇宙一开始犹如一锅极端炎热和稠密,充满各种粒子的原始汤。光子因为和其他粒子相互撞击，使得光子无法逃逸出来，大爆炸38万年后，宇宙的温度从极高温下降到只有3000K，光子终于逃脱原子的魔掌，这段时期被成为最终散射期，我们从上面得知星体、星系形成大爆炸10亿年后，光子是在38万年后，在这中间宇宙是什么样子的呢？宇宙充满着亮光？好像也和我们的标题相符合？
在这之前说些题外话，我们小时候啊，在农村那时还是黑白电视机的时候，那时看的频道少的可怜，只有3个。放到现在那正是欲哭无泪啊！哪3个呢？CCTV1、省台、地方台。致于清晰度，还要看电视机的上天线给不给面子，不给的话，那滋滋的雪花，让人非常讨厌。没错，就是你这个家伙，可把你逮着了。可它是什么东东呢？还有一个想说的，那就是星期二下午，老休台，那时以为电视台那些家伙，就是星期二下午休息呢？为什么呢？有时间专门开一章讲解。


宇宙距今已有138亿年了，宇宙的温度从开始的极高温到现在只有大约3K左右，而且还因为宇宙不停的膨胀，从最原始的高强光辐射已经红移到微波范围。我们知道我们所看见的光只是可是光。无线电、微波、红外线、紫外线、X射线等等都无法用肉眼观测到的。
那微波又是检测到了呢？
1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊架设了一台喇叭形状的天线，用以接受“回声”卫星的信号。为了检测这台天线的噪音性能，他们将天线对准天空方向进行测量。他们发现，在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯号存在，这个信号既没有周日的变化，也没有季节的变化，因而可以判定与地球的公转和自转无关。起初他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。


阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊
1965年初，他们对天线进行了彻底检查，发现天线上有一些鸟屎。他们清理了天线上的鸟屎，最先他们把捉到鸽子放到很远的地方放了，可他们忘了鸽子有自己的“GPS”系统，它能自动的找到它们的‘家’。他们只好把鸽子杀了以壮大“研”气（研究的动力）。然而噪声仍然存在，不久迪克、皮伯斯、劳尔和威尔金森在同一杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文，对这个发现给出了正确的解释，即：这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射。


宇宙微波背景辐射
这又说明了什么呢？他给出大爆炸模型有力的基石。
因为，宇宙在不停的膨胀，从最原始的光辐射到宇宙微波背景辐射，光的波长因为红移效应已经被拉伸到微波阶段。又因为我们的肉眼是个不灵敏的观测‘器’。使得我们的肉眼无法像电视机的天线一样，观测到微波信号。随着技术的发展，如果有一天，使得我们的肉眼能看见微波的话，那时夜空就是一片‘明亮’。

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系统居然说我是在灌水，我有吗？

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