为什么星星在黑夜说明文

《遮挡天黑》地球挡住太阳照，唯有月球近反光。

星星离你太遥远，太空无物黑茫茫。

很早就有学者在思考“为什么夜晚的天空是黑暗的？”，你可能觉得这是一个再正常不过的现象了，这其实并不好解释。

我们可以来现象一下，如果宇宙是无限大的，那么在宇宙中必然存在这无限多的恒星，也就是说有无限多的光源，它们的光总会找到地球上，那地球就应该不没有黑夜和白天之分，而应该一直都是白天才对。

提出这个问题的学者叫做奥伯斯，这个问题就是著名的奥伯斯佯谬。

听起来好像很有道理的样子，其实还真的难住他所在的时代的人。

那这到底是咋回事呢？其实，其实涉及到了三方面问题：宇宙是不是永恒不变的？光传递的速度人是不是什么光都能看到？宇宙是不是永恒不变的？实际上，前两个问题我们可以放在一起来看。

首先，在150多年前，有个叫做麦克斯韦的科学家统一了电和磁，预言了电磁波的存在，而且光就是一种电磁波。

并且麦克斯韦的理论其实可以得到一个光速的表达式：c=1/ε0μ0。

可问题来了，这个ε0和μ0其实都是常数，也就是说光速c也是一个常数。

这似乎蕴含着光速在任何惯性坐标系下都是恒定不变的，但这和牛顿力学相互矛盾的。

于是，科学家们就可以寻找光的传播介质以此来解决这个问题。

结果，他们全都失败了。

我们现在知道，相对论就是建立在光速不变原理的假设之上的，这个光速不变原理指的就是光在任意惯性系下的速度都不变。

这个光速的数值大概是3*10m/s。

所以，问题也就来了，如果光具有传播速度的，因此走过一段距离是需要一定时间的。

如果宇宙是永恒不变的，那由于宇宙是无限大的，有无限多的恒星，光总会跑到地球上，在这种情况下，那地球就应该是一天到晚都是白天才对。

所以，问题又来了，宇宙真的是永恒的么？上世纪初，爱因斯坦也认为宇宙是永恒的，于是，他在推导出自己的广义相对论重力场方程时，发现方程指向的是一个膨胀的宇宙，为了抵消这个膨胀效应，使得方程可以符合爱因斯坦所认为的永恒的宇宙，爱因斯坦往里加了一个宇宙学常数。

后来，哈勃观测到星系都在发生红移，更深入的研究后科学家发现，星系红移的本质是宇宙空间在随着时间膨胀，如果我们倒推回去，那宇宙就应该起源于一个奇点。

后来，科学家建立了宇宙大爆炸模型（一开始其实叫做核火球模型）。

在这个理论中，宇宙起源于一次138亿年前的大爆炸，从那之后宇宙开始膨胀，一直持续至今。

也就是说，宇宙并非是永恒的，而是一直在变化的。

这就带来一个问题，即使从宇宙大爆炸起开始传播（实际上，光是从宇宙38万岁时才开始传播），光最多也就能传播138亿光年，加上宇宙空间的膨胀效应，光走过的路径大概是461亿光年。

也就是说，对于任意一个天体来说，如果用电磁波来观测，他最多能观测的距离是461亿光年，当然，如果可以用上引力波，这个距离可以增加到465亿光年，这是因为引力波子在宇宙大爆炸之初就开始传播了。

所以，我们只能看到465亿光年为半径的天球内的星光，而这个区域内的天体数量其实是有限多的，而不是无限多的。

所以，能传播到地球的光也就是有限多的，这才使得夜晚天空是黑暗的。

人是不是什么光都能看到？上文是主要原因，接下来说一个次要的原因，其实宇宙中还存在着一些天体或者星光，我们肉眼压根是看不到的，这是因为肉眼所能够看到是可见光，它只是电磁波的一部分。

也就是说，由于我们看的不是全频段的电磁波，导致我们错过了很多“光”，如果你能看到全频段的电磁波，那无论是白天还是黑夜，其实都要比现在亮一些。

最后，我们来总结一下，夜黑的天之所以是黑暗的，是因为宇宙并不是永恒的，宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸，之后一直处于膨胀状态，而光也是有速度上限的，因此，地球上所能够接收到最遥远的光是461亿光年外的天体发出的（在发出这光时其实并没有那么远，只是宇宙在膨胀，现在它距离我们461亿光年了）。

其次，肉眼所能看到只是可见光，宇宙中的一些可见光之外的光，是肉眼看不到的。