太空漆黑一片!为什么太阳能照亮地球,却完全照不亮宇宙呢?

百科   2024-11-17 23:28   云南  

1720年,英国天文学家哈雷首次提出了“宇宙为何漆黑”的问题,他从人类对宇宙的认知出发,提出了这一耐人寻味的问题。

当时的天文学知识还十分有限,人类也仅仅只是利用肉眼和望远镜来观测天空,而且对天空中发生的事情也只是进行简单的描述和记录,缺乏深入的分析。

哈雷认为,地球上有气候变化、气象活动等因素会影响人类观测天空的结果,但这些因素在天空的尺度面前就显得微不足道了,地球和其他天体之间几乎没有任何遮挡。

如果在地球上望向远方能够清晰看到很多星星的话,在太空中同样能看到很多星星;地球上的白昼黑夜交替循环的规律和时间长短都是由地球自转和公转决定的,而在其他行星上也有类似的规律。

如果按照当时人类的认知来看,地球其实就是一颗普通的行星,那么其他行星也应该和地球一样,能在一定的规律中看到一定数量的行星。

而如果从更大的角度来看,银河系只是宇宙中微不足道的一部分,如果把它和其他星系相比的话,那么它也不能算得上是最亮的。

更何况现代天文学研究得出的结论表明,银河系中有成百上千亿颗恒星,这么多的光源在空间中聚集,天空本来应该是明亮的。

哈雷之所以感到困惑和震惊,就是因为他在地球上看到的景象和人类生活中的一切表现形式都是恒星在夜空中发光的结果,可是为什么把这种机制应用到整个宇宙中时,却得到了截然相反的结论呢?

后来这个问题被沿用下来,并且在后续的研究中也找到了一些可以解释的因素。但不管怎么说,在人类探索宇宙的历史上,哈雷提出这个问题是一个非常重要的标志性事件。

2021年,NASA新视野号任务组发布了一项研究成果,对宇宙背景光进行了重新测量,并得出了令人意外的结论。

这项工作是由全球共同合作完成的,团队成员先后投入了数年时间来完成数据采集、整理和分析工作。

虽然已经做好了充分的准备,但大家心里还是期待能够给宇宙背景光一个圆满交代,并非出于别的原因,只是这个问题确实太经典了。

从哈雷到现在已经过去300多年了,几代人的努力终于迎来了突破性的进展,这对于每一个参与者来说都是莫大的鼓舞。大家不仅仅是要完成一项科研任务,在某种程度上还是要为那句“为何漆黑”的话找到答案。

研究者们利用各种各样的仪器和设备对宇宙背景光进行了测量,并最终得出一个结论:宇宙背景光比我们预测的要亮出至少两倍。

这个结论一经公布立刻引起了轰动,在整个学术界和科研圈都掀起了一阵热议。许多人都意识到,或许这项工作就是改变我们对宇宙认知历史进程中的关键一环。

因为从哈雷开始直到现在,人类在这个问题上进行过各种各样的尝试和猜想,但都没有任何实质性进展。

宇宙似乎依然处在自己创造出来的状态当中,在人类面前故作神秘。或许哈雷当年就做出了错误判断,只是由于当时人类探索天空的能力实在太弱了,以至于即便有正常可见的光线也无法观测到。

所幸随着科学技术水平的不断提高,在人类发展历程中处于核心位置的地球上已经发明了各种可以帮助我们观测宇宙背景光的仪器。

比如无线电望远镜、红外望远镜、紫外望远镜等等,这些设备可以帮助我们看到人眼所不能见到的东西。

其实除了可见光之外,在整个光谱当中还有很多颜色可以被发现,只不过人类眼睛构造和生理结构决定了我们只能看到七种颜色而已。

除此之外还有很多其他类型的仪器可以帮助我们探测到一些规模微小但影响重大的物理现象。

比如虫洞、黑洞等等虽然在我们生活范围内并不存在,但通过一些数学模型和物理方程却能得出其存在的证据。

面对新视野号任务组发布的研究成果,人们开始重新审视哈雷当年提出来的个经典问题。虽人总结出了许多可能造成漆黑宇宙谬误的原因,并且也做出了一些回答来证明这个问题其实并不成问题,但此刻回过头来看却似乎有些牵强。

比如我们总会拿银河系中恒星数量有限这个原因来解释为何天空中并没有形成一个整体且明亮无比的景象。

可问题是即便恒星足够多,也不能忽视恒星与恒星之间之间的距离啊,它们之间形成了一个个孤立无援、且范围有限的光圈。

 如果要依靠这些光圈来亮化整个天空,那么必须让它们离我们非常近并且占据绝大部分视野才行。显然现实不是这样。

后来乔梭和奥伯斯重新审视哈雷当年提出的那个经典问题,并且进行深入研究后指出:或许哈雷走进了谬误之中。

他们之所以能够得出这样一个结论,并非只是靠主观公式推导或者猜测直觉得出来的。恰恰相反,他们曾经像所有前来解答这个问题的科学家一样尝试各种可能,并且都做出了一一排除的工作。

原本奥伯斯也像大家一样认为银河系中恒星数量有限是造成漆黑宇宙谬误的主要原因之一。后来他开始猜想一个新问题:如果确实有这么多恒星并且它们真的都在发光;那么离我们越近、体积越大的恒星自然会显得更亮,恒星数量有限时才会呈现均匀状态。

也就是说均匀分布在整个空间当中的恒星发光后会呈现一种非常微弱甚至难以察觉的状态。但现实却是恒星越远离我们反而越明亮。直到今天我们还无法完全解释为何漆黑这个诡异现象。

奥伯斯甚至提出自己独创理论:星际空间中存在着能够吸收一切光线并彻底消灭它们的材料。正是这些材料导致远方恒星被吸走了大部分光线;而近处因为距离更近所以能够直接接收更多光线。

当然这套说辞很快就被众多物理学家打脸:能量守恒这条定律被他忽略了。根据能量守恒原则表明吸收能量后必定会释放;而即便某种材料可以阻止光线传播并彻底吸收所有光子。那么这些被吸收的光线必然存在着某个地方,并且会造成这些材料自身发热甚至灭绝。

既然银河系中恒星不能解释为何漆黑这个问题;那么乔梭和奥伯斯转而开始猜想其他可能。比如我们日常生活中看到蓝色天空就知道:那是因为大气层中的气体分子对太阳光进行散射形成漫射光。

而如果没有足够数量和质量大小合适的物质进行散射;那么就算再多恒星发出耀眼光芒,在人类面前也只能呈现漆黑一片。正好这两点正是哈雷当年猜想问题时忽略掉但又最为关键。

随着技术水平不断提高;我们可以利用新视野、深空探测等任务获取到更多准确无误的数据。有鉴于此;或许走出误区对于我们来说并不是一件难事;或许哈雷当年就走进了错误判断;只是由于当时人类探索天空的能力实在太弱;以至于即便有正常可见的光线也无法观测到。

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