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[分享] 宇宙那么多星星,为什么夜空没有被完全照亮?

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发表于 2024-10-26 21:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
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发表于 2024-10-26 21:51 | 显示全部楼层
光子是61种基本粒子之一
整个宇宙共有10~80次方个基本粒子,包括光子
整个宇宙的基本粒子,如果按普朗克尺度,全部放在一起只有一个亚原子大小
也就是说,全宇宙的光线全部放在一起,不如一个原子大,宇宙非常空旷,物质极为稀少
这一点点光,散布到整个宇宙空间里,无限接近于没有,太空绝对黑暗,光线极为稀有
你看不到很正常,看到了才不正常
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发表于 2024-10-26 21:51 | 显示全部楼层
题主提出的问题在历史上也曽困扰过许多科学家:
奥伯斯佯谬(英语:Olbers' Paradox)又称奥伯斯吊诡黑夜佯谬光度佯谬,是由德国天文学家奥伯斯于1823年提出,于1826年修订,指若宇宙是稳恒态而且无限的,则晚上应该是光亮而不是黑暗的。在此之前,类似的想法已由开普勒于1610年提出,后来于18世纪爱德蒙·哈雷及尚·菲利普·德·歇索等天文学家的研究中逐渐成熟。漆黑一片的夜空印证了宇宙并非稳恒态的,是大爆炸理论的证据之一。


奥伯斯佯谬有两种解释:
1.宇宙的年龄是有限的:通俗解释就是光速是有限的,因此地球上的人们只能看到一定年龄的宇宙,看不到宇宙的全貌。
1848年,诗人爱伦·坡在散文诗《我得之矣》中写道
“星星是连续不尽的,然后背景的天空将呈现一致的光亮,就像银河所显示的——因为不会有绝对的点,在那所有的背景中,星星将不复存在。因此,在那些,在这样的事态下,唯一的模式,我们可以体会到我们的望远镜在无数的方向上发现空隙,将假设无形的背景,因为距离的遥远,光芒从未能到达我们。”
这反映出了文学家对宇宙的和人类的认识与思考。
2.红移现象:
宇宙的膨胀也限制了可观测宇宙的大小,这意味着在此之外的光线到不了我们所在之处,这在光学效应下创造了有限的宇宙。
参考资料:
1.https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A5%A7%E4%BC%AF%E6%96%AF%E4%BD%AF%E8%AC%AC
2.Books Edgar Allan Poe Eureka--A Prose Poem.[2006-09-22].
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发表于 2024-10-26 21:52 | 显示全部楼层
这个问题很好,因为宇宙足够大,
其实我在初一就思考过这个问题,直到有一年春节晚上半夜串门回家,村里所有人家门口都挂着点蜡烛的灯笼,门口墙角位置都点着香烛,整条街道依然昏暗,只有每家门口的位置是亮的,我才明白了这个道理。
一个小小的街道这么多灯笼和蜡烛都无法照亮,何况浩瀚的宇宙。
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发表于 2024-10-26 21:52 | 显示全部楼层
因为小星星屁都没有用(不是)
<hr/>其实是因为宇宙存在一个视界,或者说可观测范围。由于宇宙的年龄是有限的,所以光能够传播的距离也是有限的,我们能够观测到的最远范围也就是有限的。
使用ΛCDM模型(一个符合天文观测的最简单的宇宙模型)可以计算出宇宙当前的可观测半径大约是460亿光年。意思就是说,从宇宙诞生开始算起,到今天为止,光最远可以传播出460亿光年。
以我们地球为中心,以460亿光年为半径,在宇宙空间中划出一个球形区域,这就是我们目前在地球上能够观测到的宇宙范围。只有在这个范围内的恒星才有可能被我们看到。
当然,实际能够观测到的最远的恒星要比460亿光年更近一些。因为恒星是在宇宙诞生后上亿年才开始产生的,它们发出的光向外传播出的距离要比460亿光年短很多。
另一方面,光的强度是随着距离的平方衰减的。一些距离我们特别远的恒星,它们发出的光已经被距离稀释得特别弱了,所以也就很难对夜空的亮度有多大的贡献。
总之,我们的可观测宇宙中的恒星数量是有限的,亮度也会随着距离衰减,因此这些小星星不足以照亮我们的夜空。
<hr/>However,小星星们的夜空早已被一个属于他们的月亮所照亮。
<hr/>之前做过一个科普宇宙视界的视频:
还写过一个关于宇宙年龄的科普,感兴趣也可以看一下:
教你计算宇宙的年龄
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发表于 2024-10-26 21:53 | 显示全部楼层
题主的这个问题是历史上一个非常著名的问题,即“奥伯斯佯谬”,这个佯谬指出,如果宇宙是无限且静态的,那么无论在哪个方向看,视野中都应充满恒星,且整个夜空应该非常明亮。但实际情况明显相反,黑暗才是宇宙的主色调,具体原因可简单解释如下:

  • 宇宙的膨胀:奥伯斯佯谬中假设了宇宙是无限且静态的,这显然与我们的认知相违背,起初这个佯谬的提出也是为了攻击静态宇宙这一错误理念。实际上,宇宙是非常大且在不断膨胀的(膨胀速度非常快,按照哈勃定律,距离我们非常远时膨胀速度甚至可以超光速),光从恒星发出后需要经过很长的时间才能到达我们这里,并且在宇宙膨胀的影响下,光在传播过程中会被“拉伸”成更长的波长,向红外方向偏移,甚至超出可见光范围,成为了宇宙微波背景辐射,这种现象叫做“红移”因此距离远且存在红移使得恒星的可见光在我们这里变得非常微弱,这也是导致宇宙黑暗最主要的效应。



“红移” 图片来源于网络


  • 宇宙年龄是有限的:同样与奥伯斯佯谬中假设的相反的是,宇宙并不是无限的,而是有一个有限的年龄,大约138亿年,并且光基本是以光速在宇宙中传播,因此距离我们超过138亿光年的恒星发出的光还没有到达,只有在138亿光年内的恒星的光才会传到地球。这也导致了我们无法接收到宇宙中所有恒星发出的光。
  • 其他原因:以上两条是被最广泛接受的解释,除此之外还有一些原因导致了宇宙是黑暗的,如宇宙中充满了尘埃和气体,这些物质会吸收或散射恒星的光恒星在宇宙中分布不均匀,宇宙中存在很大的空旷空间等等。
参考资料:

  • 赵峥. (2011). 大爆炸和宇宙学红移中常被误解的几个观念. 大学物理, 30(2), 9-9.
  • Assis, A. K. T. (1992). On Hubble’s law of redshift, Olbers’ paradox and the cosmic background radiation. Apeiron, 12(10).
  • Wesson, P. S. (1989). Olbers' paradox in astronomy: history, nature and resolution. Science Progress (1933-), 133-146.
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