每当我们看到太阳悬挂在天空时,一切都那么清晰明亮,而当太阳下山后,黑夜来临,好像打翻了墨水瓶,将天幕及万物都染上一层黑色,这看似“正常”,然而,却反而不符合常理。因为,就算太阳落下,或者说因地球自转导致昼变成夜,夜空也理应是明亮的,为什么这么说呢?
宇宙中的所有物质,除达到绝对零度的,都能够产生热辐射发光,能够被肉眼识别的可见光,就只有大质量天体和星系,而宇宙中像银河系这样的星系起码有两万亿个,恒星至少有两千万亿亿颗,且它们发出的光在真空中可以传播很远,都是能够到达地球的。
按照这个理论,到了黑天应该都是恒星发出的光线,天空应该被照得甚至比白天还要亮,但事实却是不仅夜空,整个宇宙也都是一片漆黑,这是为什么呢?其实,这个问题一百多年前就被提出来了,被称为奥伯斯佯谬,当时德国天文学家奥伯斯认为,按照牛顿万有引力理论,天空本应是一片光亮的,换句话说,物质分布应该是均匀的,但天空却是“黑”的,这说明按牛顿力学计算物质分布那么不平衡的宇宙是没道理存在的!
那么,物质均匀分布的宇宙系统,是极其不稳定的,根据牛顿定律所计算的宇宙与观测到的现象非常不符合!所以当德国天文学家奥伯斯提出(夜空为何是黑的)时,牛顿也不能给出准确回答!不过如今该问题已有了解释,那就是爱因斯坦的两个相对论!
爱因斯坦于1916年提出的广义相对论,其三大检验之一,就是引力红移,在哈勃发现红移现象后,他亲自验证了此现象的准确性。宇宙和夜空是黑色,就是由于宇宙大爆炸导致宇宙在膨胀,天体在远离我们,发出的光被持续拉伸,在可见光波段,光谱的谱线朝红端移动,这就是红移,反之就是蓝移。
因此,就算宇宙中的光源再多,由于膨胀的原因,那些天体发出的光线的频率段都降低成红外线,就像地球上的动物发出的红外线,人眼根本看不到,此外,天体发出的光也会受到星际尘埃等影响,而且宇宙很多地方并不是绝对真空的,这些因素又进一步阻碍了光线的行进,所以夜空就呈现出黑色了。
在了解了夜空和宇宙是黑色的原因的同时,也让我们发现了其中隐藏的一个令人绝望的事实,那就是宇宙膨胀速度越来越快,人类于其他星系的距离持续增加,人类逐渐被孤立封锁在“光锥”内,这尚且是其次,1865年“熵”这个物理量的诞生,更令很多科学家认为在独立系统中,无序这个变化过程不可逆。宇宙也是如此,和膨胀一样,人类也无法逆转。除非有外部力量清除一定比例的熵。
否则,随着宇宙空间的膨胀,最初电磁力和引力尚且能够束缚原子、分子以及天体之间的距离,但由于膨胀速度的持续增加,宇宙学红移越来越畸变,当引力和电磁力均失效的时候,那时可能任意两个基本粒子之间的退行速度都超过了光速,一切物质都将被撕成亚原子碎片,宇宙就无了。
当然,就算是这样,人类也不需为此忧心,宇宙万物各有其运行规律,人类的历史对于宇宙尺度来说连一瞬都算不上,那就不用管那么久远的事情了吧,况且,就算人类文明仅仅就一次绚烂的烟花转瞬即逝,这次绚烂宇宙的时间长度跟无限长的死寂对比无限接近于零,但人类却可以说幸运的抓住了无限接近于零的这一次烟花,所以,至少人类这个物种还存在的时候,我们应当发挥我们的能动性,去探索我们应该能触及的地方。