科學家為您解讀，為什麼夜空是黑的？

太 陽又下山了。玫瑰色的雲在頭頂上浮動，朱紅與金黃又一次出現在地平線上。家裡都點上了燈，餐桌上蠟燭隱隱作亮，在晚霞的映襯下，街邊的路燈就像是項鏈上的 珍珠閃閃發光。黃昏越來越暗，星星出現了，它們一如既往地出現在這墨黑的穹頂之上。但是為什麼夜空是黑的呢？有時，天文學中最簡單的問題卻是最難回答 的……

這是一個簡單的也許只有孩子才會問的問題，父母對此也許會不屑一顧，但是宇宙學家愛德華·哈里森（Edward Harrison）卻花了幾十年的時間來研究這個看似簡單的問題。「許多年前我開始對夜空的黑暗之謎產生了興趣，」在《夜的黑》（Darkness at Night）這本書中他寫道，「我常常思考宇宙為什麼沒有充滿光，即使在我解決了這一問題之後也是如此。這個古老的謎題仍舊縈繞在我周圍。有時幾個小時， 有時幾天，我會重新思考這個問題，為大自然的力量和精妙所深深打動。」

夜空為什麼是黑的，乍一看很明顯，因為太陽下山了。但是還有恆星在閃耀啊。如果宇宙是無限的，充滿著無數顆恆星，那麼夜晚將和白天一樣的明亮。這種理論和觀測之間的矛盾被稱為奧伯斯佯謬，奧伯斯是19世紀的醫生和天文學家。

從彗星到宇宙學

海因里·奧伯斯

海因里·奧伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）每晚只睡4個小時。白天醫治德國北部城市布萊梅（Bremen）的病人，為此他贏得了治癒霍亂的榮譽。晚上他觀測天空尋找彗星，發現了前4顆小行星中的2顆。

1823年，奧伯斯寫了一篇宇宙學論文。他說，想像一下，如果恆星均勻的分布在宇宙空間里。離地球近的恆星，自然看起來就大，但遠處的恆星數量 多，因為在一個固定的視角下，距離越遠空間就越大。奧伯斯證明數量巨大的遠距離恆星彌補了它們較小的視尺寸，在給定半徑的球殼中也能覆蓋整個天空。如果宇 宙是無限的，這樣的球殼也將有無限多個，就意味著天空中將充滿星星，夜空將會和白天一樣明亮。

奧伯斯寫道：多幸運，大自然並沒有這樣安排事物。多幸運，地球並沒有沉浸在耀眼的星光之中。否則，天文學仍將處於蒙昧的階段。我們將無法看到星星，只有通過觀測黑子來推斷太陽的行蹤，而月亮和行星僅僅是明亮背景上移動著的暗斑。

　那時，奧伯斯的工作並沒有引起注意，同樣夜晚的黑暗之謎也無人問津。英國人托馬斯·迪格斯（Thomas Digges）贏得了這一榮譽。1576年，在其父所寫的一本書（Prognostication Euerlastinge）的附錄中，迪格斯提到了這個問題。這本書採用了以地球為中心的宇宙體系，但在附錄中迪格斯卻是哥白尼的支持者。而且他比哥白尼 更進一步，他認為恆星散佈於宇宙空間中。之後，他嘗試解釋為什麼夜晚沒有被星光照亮：

無窮天球上的恆星發出無限的光芒。但是它們互相遮擋，而且距離相當遙遠，於是星光就越來越弱。所以我們就看到了現在的景象。

　因此，迪格斯認為夜晚是黑的原因是遙遠的恆星太暗弱以致於看不見了。儘管這個解釋看起來是合理的，但它是錯的。把所有看不見的恆星的光結合起來，可以達 到能被看見的程度。事實上，肉眼可以看到仙女座星系，但是仙女星系中沒有一顆恆星亮到足以能讓肉眼看到。肉眼可以看到仙女座星系，但是仙女中沒有一顆恆星 亮到足以能讓肉眼看到。

迪格斯認為宇宙是無限的，但是偉大的德國天文學家約翰內斯·開普勒（Johannes Kepler）卻對此表示不滿。開普勒認為無限的宇宙會使太陽迷失在茫茫的星海之中。他說，夜空之所以是黑的，是因為在我們居住的星際空間周圍有一堵暗牆。

一百多年後，愛德華·哈雷（Edward Halley）也思考了這一問題。1721年，在皇家科學院的一次演講中，他提出了兩個方法來調和無限而又充滿恆星的宇宙，使它有一個黑暗的夜晚。第一， 由於數學上的錯誤，他錯誤的認為遠處大量恆星的光無法等效為近處少量恆星的光。第二，他重複了迪格斯的觀點，看不見的恆星對於光沒有貢獻，「它們的光 線……太弱，無法使我們感覺到。」所以，哈雷也沒有給出夜晚為什麼是黑暗的的答案。

另一個思考這一問題的人是瑞士天文學家讓-菲利普· 盧瓦斯·德·謝諾（Jean-Phillippe Loys de Cheseaux）。1744年，在有關當年一顆有著6條彗尾的彗星的書的附錄里，他也討論了這個問題。與迪格斯和哈雷不同，謝諾認識到遠處看不見的恆星 對於整個天空中的光是有貢獻的。他說，夜空之所以是黑的，原因是宇宙空間並不是透明的。相反，它充滿著物質，它們會「吸收」光線，產生一個黑暗的夜空。奧 伯斯在1823年的論文中也提到了相同的觀點。但是奇怪的是，奧伯斯有謝諾寫的這本書，但是他卻沒有引用它，可是卻提到了哈雷。

然而， 謝諾和奧伯斯也都錯了。空間中的消光物質無法使夜空變暗。不久，天文學家認識到，消光物質在遮擋光線的同時，也會被光線所加熱，進而發光，它們將會和恆星 一樣的明亮。這就像大雨中的樹。起先葉子還能保護地面不受雨淋，可是不久雨水便會從葉子上滴落下來，最終地面還是會濕透。

渡鴉的述說

　令人驚訝的是，第一個給出奧伯斯佯謬正確解釋的人不是來自歐洲裝備齊全天文台的天文學家，而是一個美國詩人。在他短暫的一生中，愛倫·坡（Edgar Allan Poe）以其帶有恐怖和超自然色彩的小說、詩歌享譽世界。黑暗籠罩著愛倫·坡的一生。在他兩歲時，他的母親死了。在大學時，因為賭博和酗酒而生活拮据，之 後他便生活在貧困之中。他妻子二十幾歲時便離開了人世。他40歲時，在一陣狂飲之後，結束了自己的生命。

愛倫·坡

黑暗也同樣縈繞著愛倫·坡的作品。在《渡鴉》（Raven）中他寫道：

Deep into that darkness peering, long

I stood there wondering, fearing,

Doubting, dreaming dreams no mortal

ever dared to dream before;

But the silence was unbroken, and

the darkness gave no token...

　哈里森發現，愛倫·坡在其死前一年所寫的《我發現了》（Eureka）中正確揭示了奧伯斯佯謬。哈里森說：「當我第一次讀愛倫·坡的作品時，我大吃一 驚。一個詩人，不，一個最了不起的業餘科學家在140年前就領悟到了問題的本質，而在我們的學校中仍舊在宣揚錯誤的觀點。」

1848 年，愛倫·坡出版了《我發現了》。他寫道，「當我寫完〈我發現了〉之後，我便喪失了對生的渴望。我已無法再寫作了。」愛倫·坡本希望他的出版商能出版5萬 本，結果只有5百本。評價也是各不相同，有人說它新穎、駭俗；另一些人則對此不屑一顧。在近代，當哈里森歡呼，認為它是人類思想的傑作時，英國天文學家愛 丁頓（Eddington）爵士則認為它是怪人的理論。

對愛倫·坡來說，上帝就是一個詩人，宇宙就是「最卓越的詩」。他這樣解釋奧伯斯佯謬：

星星無窮無盡，天空的背景就會呈現出明亮，就象是銀河——它們不會呈現點狀，在背景中也不會出現一顆星星。因此，只有一種可能，由於恆星的距離實在是太遠了，它們發出的光還沒來得及到達地球。

簡要地說，愛倫·坡認為，之所以遙遠恆星的光沒有照亮星空是因為它們還沒來得及到達地球；我們無法看到比宇宙更遠的地方。用現在的話來講，我們無法看到137億光年之外的東西。所以，黑暗的夜空是宇宙誕生的證據。

但是，立刻愛倫·坡又開始懷疑自己的解釋。「也許是這樣的吧，有誰會冒險來質疑它呢？」他寫道，「我相信它是正確的。」

宇宙誕生和演化的時間線

　在《我發現了》中，愛倫·坡數次提到了德國天文學家約翰·馬德勒（Johann Madler），由於在他十幾歲時出現的大彗星使他對天文學產生了興趣。馬德勒繪製月面圖，並且出版了一本書《大眾天文學》，這本書再版了6次。在早期的 版本中，馬德勒和奧伯斯一樣，認為是星際物質吸收星光而使夜空變得黑暗。但在1858年的另一本書（《我發現了》出版後10年）以及暢銷的1861年版的 《大眾天文學》中，他則給出了和愛倫·坡相似的解釋：

光速是有限的；它傳播需要時間，因此，我們看到的光是經過有限的時間才到這我們這兒的。這樣夜空黑暗之謎就可以得到合理而充分的解釋，星際消光的限制就可以被排除了。更確切的講，遠處的星光還沒有到達我們這裡。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！