宇宙之美
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奥伯斯佯谬

海因里希·奥伯斯(Heinrich Olbers)在1826年提出了一个佯谬:“如果宇宙是时空稳恒且无限,每道视线方向上都应该看到一颗恒星,但是为什么夜晚的天空却是一片黑暗?”大爆炸理论使人们对其有了新的看法。

文艺复兴时期的天文学家抛弃了亚里士多德(Aristotle)的宇宙模型,认为恒星不在一片固定的小区域内,而是分散在无限的空间中。他们还提出了困扰天文学界几个世纪之久的问题。确实,既然承认恒星无穷多,那么即使在夜晚,整个天空也应该非常明亮……

约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)是最早重视这个矛盾的科学家之一。他以此为据,批判“宇宙是无限的”这个逐渐深入人心的概念。18世纪,当学者们还沉溺于“无限”这一概念而乐此不疲时,瑞士数学家让-菲利普·卢瓦斯·德舍索(Jean-Philippe Loys de Chéseaux)却对有着无数恒星的宇宙进行了最早的严肃分析。1826年,德国医生海因里希·奥伯斯重新审视这个问题,利用了“视向”这一概念,用更容易理解的方式提出“为什么夜晚的天空是黑的”这个佯谬。

1676年以来,人们都认为光以有限速度传播,奇怪的是从来没有人对此佯谬有过怀疑。直到1848年,作家、诗人爱伦·坡(Edgar Poe)首次提出异议:若光速有限,宇宙的年龄有限,那么只有一部分光可以被看到。这才解决了这个问题。

大爆炸理论认为宇宙有一个开端,这样可以绕过奥伯斯佯谬吗?若宇宙是静态的,则可绕过这一佯谬。但宇宙是从高热状态开始不断膨胀的:在复合(recombination)时期,天空背景亮得完全像太阳一样!在长达138亿年的膨胀过程中,亮度损失了1万亿倍,所以夜晚才会像我们所熟悉的那样黑。

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在无尽的宇宙中,恒星是永恒的,任何一个视向上,如图中智利甚大望远镜(VLT)所发出的激光上,都应该有恒星。

大爆炸

-138亿年