奧伯斯佯繆，我們住在銀河系的郊區

最新 04-06

對於一個整天待在城市中的人而言，是很難想起關於黑暗夜晚、閃亮繁星、燦爛銀河的問題的，我們很多人甚至對月亮和太陽都視若無物，空氣質量、交通狀況、學區房什麼的才是城市人感興趣的話題。

同樣的，如果我們住在銀河系的高密住宅區，比方說某個星團中，那麼附近的密密麻麻的恆星可能會讓夜晚消失，生活在這樣環境中的人，問得恐怕會是相反的問題：太空為啥總是這麼亮？

只有住的偏遠，能看到黑暗夜空中的繁星，才能問出這樣的問題。

首先，因為光速有限，外加宇宙膨脹，所以能看到的宇宙大小是有限的。

這也是目前一些答案解釋了的。奧伯斯佯謬的假設是基於無限宇宙的，然而觀測表明，可觀測宇宙的大小和年齡是有限的。

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奧伯斯佯繆（Olbers" paradox）的示意圖，圖片來自wiki

其次，宇宙中大部分東西根本不發光。

即使宇宙大小有限，如果發光天體很多很多，像前面說的高密住宅區星團一樣，那麼也有可能到處都是一片光明。

然而按照觀測和計算，宇宙中正常物質（可以發光的）佔4.9%，暗物質佔26.8%，暗能量佔68.3%。即使只看物質部分，暗物質也有正常物質的五倍多。

這樣一來，有限宇宙中少量的發光物質就很難達到：往任何方向上看都能看到一顆發光的恆星的要求了。

然後還有補一刀，我們周圍有很多吸收光的物質。

銀河系中心是恆星密集的地方，但是從地球上看銀心附近並不明亮。

為啥呢？

因為在明亮的光線來地球的路上，被半路的物質給打劫（吸收）了。這些打劫光的物質不是圓圓的星球，而是比星球大的多的、大團大團的氣體和塵埃雲，打劫之後的光線我們眼睛就看不到了，所以就變暗了。

此外還有多種為何夜空是暗的解釋，但是現在看來並不是很重要。

因為在最後，還有一個反轉。

圖/創世之柱，哈勃望遠鏡攝

如果你對發光體的要求不限於恆星，只要能發光就好；如果你對光的要求不限於眼睛能看到的光，只要是電磁波就行；那麼瀰漫河外背景輻射（DEBRA）、尤其是宇宙微波背景輻射（CMB）的觀測表明，這些電磁輻射充滿宇宙的各個角落，也就是說：

宇宙中確實到處都是光，我們覺得夜空黑，只是因為我們的眼睛看到不那些波段的光而已。

天文學是極具魅力的，這毋庸置疑，在人們對太空未解謎題之中確實有過一個「最著名的難題」：太空為什麼是黑的？

就是這麼一個被我們視作常識的問題，卻讓眾多天文學家反覆研究，這也是天文學的魅力所在。

圖/宇宙大爆炸後

1576年，英國人托馬斯·迪格斯嘗試解釋為什麼夜晚沒有被星光照亮，迪格斯是哥白尼的支持者，認為恆星散佈於宇宙空間中。他說：「無窮天際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，於是星光越來越弱……所以我們看到的現在的夜晚才是如此黑暗。」

這解釋似乎很有道理，但細想一下卻並非如此。我們假設我們處在一片無限大的森林之中，不論樹木分散地如何稀少，不均勻，我們的目光所能看到的必然是數不清的樹木，沒有一絲縫隙。

同樣的情況下，我們將樹木替換成恆星，而在這無限大的宇宙之中，我們不論往哪裡看，必然入眼都是數不清的恆星和他們發出的光。

這個想法便是德國天文學家開普勒在1610年所提出的「無限森林」。如果順著這個思路考慮，要論證我們的宇宙空間為何是黑暗的，我們必然需要處在一個有限的空間內，或者是恆星的分布並非無窮無盡，又或者光線被一些不知名的物質攔截了？

但這明顯和我們現存的認知不符合，不可視作正解。

有趣的是，18世紀曾有瑞士籍的天文學家計算了有限空間情況下何時宇宙才如白晝一般，數據是當宇宙直徑達到1千億光年！

同樣是計算，德國天文學家奧伯斯大神的計算則更加高級，他運用數學裡（我知道過程說了也白瞎，就不提了）微積分的概念，詳細地推導了開普勒所提出的「無限森林」。

1823年，奧伯斯寫了一篇宇宙學論文：如果恆星均勻地分布在宇宙空間里，離地球近的恆星，自然看起來就大，但遠處的恆星數量也會很多。奧伯斯力圖證明，數量巨大的遠距離的恆星雖然「目視尺寸」相對較小，但在我們視野中仍覆蓋著整個天空。如果宇宙是無限的，就意味著天空中充滿著無數的閃亮的星星，那麼夜空應該會和白天一樣明亮。

奧伯斯的計算非常順利，推導毫無錯誤，但結果卻有違常理，這也被成為「奧伯斯佯謬」。

圖/海因里希·奧伯斯

如果推導必然正確，結果卻是錯的，那麼必然是一開始的前提錯了。

果然還是需要依靠我們現代宇宙學來揭秘。

宇宙的空間是否有限我們不得而知，但是以我們科技技術所能及的位置看來，宇宙之大仍無法捉摸。甚至當我們閉上眼，仔細地擴張我們腦海里那張「3D宇宙圖」時，仍然無法想像宇宙的邊界是什麼？邊界之外又會是什麼？邊界之外如果什麼都沒有那會不會是系統CPU不足？那我們身處世界是否是遊戲世界？身邊的人都是NPC？（扯遠了┑(￣Д ￣)┍）

但再說句誅心的話，即使題主們都是NPC，這個遊戲世界之外又是否有邊界？

總之宇宙的空間大小是我們現在無法探究的，但是時間可以。

眾所周知，光的速度是可知的，在生活中，我們目光所能及的事物還未超出光的速度極限，但宇宙的大小卻遠遠超出了。

因而我們必然知道，當我們觀測宇宙時，看到的東西是有「延遲」的，例如我們所看到的月球實則是1.28秒之前的月球，而看到的太陽則是8.3分鐘之前的太陽。

隨著距離的加大，我們所能看到的宇宙也就越古老。

圖/宇宙大爆炸後

我們所能觀測的宇宙實則與時間界限有關

對，你猜的沒錯，如果我們能夠觀測到137億光年外的宇宙，我們甚至可以看到宇宙大爆炸的景象。

但這不是重點，重點是137億年前的宇宙大爆炸同時也成為了光的極限，或稱距離的極限，距離我們137億光年外的地方射向我們的光還遠遠沒有到達我們這呢。

所以在這個情況下，宇宙是存在邊界的。

另外，我們又是否能夠真的感受到所有頻次光波？

我們知道，哈勃望遠鏡在拍攝太空深處的照片時使用的是紅外線拍攝，因而照片看起來絢爛而且明亮，這是因為太空深處的光線抵達地球時多為紅光，若非紅外線拍攝是無法拍出好看的照片的。