为何宇宙总是漆黑一片？看似简单，却隐藏着宇宙的大秘密

天气好的时候，每到夜晚都可以看到天上的星辰闪烁，这些天上的星宿在人类文明的发展中有着重要的地位，很多神话传说都和天上的星辰有关。但是随着人类科技的发展，日益严重的光污染让我们在夜晚可以看到的星辰越来越少。

科学的发展对人类社会起到了很大的帮助，但是也带了不小的弊端。比如在城市中的夜晚，几乎看不到天上星星的，人类肉眼可见的星辰基本都是恒星，这些恒星的寿命都很长，不可能突然消失。

虽然宇宙中布满了恒星，可是，你有没有想过这样一个问题：为什么宇宙看上去总是漆黑一片？

这个看似简单的问题，却隐藏着宇宙的大秘密，放在200年前，这是一个难以解释的谜题，它困扰了科学家数百年才有答案。

1823年，德国天文学家海因里希.奥伯斯（Heinrich Olbers）提出了著名的“奥伯斯佯谬”，他指出既然宇宙是无限的，并且还拥有无穷无尽的能够发光的恒星，那么我们无论向宇宙中的哪个地方看，都可以看到无数的星光汇集而来，因此宇宙应该是明亮的，但我们观测到的现象却恰恰相反。

海因里希.奥伯斯（public domain)

著名作家埃德加爱伦坡也提出了类似的想法：

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。

埃德加爱伦坡(public domain)

对于这个问题，奥伯斯自己的解释是，宇宙中存在气体和尘埃，阻挡了光线，所以不是所有星星的光都能到达地球。但是，这不是一个有效的解释。气体和尘埃吸收了能量以后，会以电磁波的形式辐射出能量。在无限星体和无限空间的前提下，这些辐射还是会让宇宙变得明亮。然而，夜空，或者说太空是黑色的。至少说明：一、宇宙中可能没有无限的星体，或者二、宇宙不是永恒的。

宇宙空间可能是无限的，但是有星体的地方却只是我们周围有限的空间。这样，如果你看的足够远，你就会看到没有星体的黑暗虚空。然而用于描述宇宙大爆炸的暴涨理论表明，宇宙空间各处密度是均衡的；宇宙的几何结构是平坦的。这意味着1）宇宙是一个无限的空间，2）宇宙中有无限的星体。而对宇宙的观察也表明，这很可能是正确的。

那么太空的黑暗是不是因为宇宙的年龄是有限的呢？宇宙从大爆炸到现在大约137亿年。那么距离我们137亿光年以外的星体发出的光还在路上，没有到达我们。也许如果我们等得足够久，它们的光就会到达地球，让我们的夜空亮如白昼。然而，这也是不可能的，这是因为宇宙空间每一处都在膨胀。

空间膨胀是均匀的，就是说每一处膨胀的速度是一样的，但是膨胀的效果是叠加的。距离我们越远的地方，离我们的距离增加的越多，这个叠加效果是惊人的。不难算出，离我们足够远的地方，空间远离我们的速度超过了光速。你没有看错，我是说超过了光速。相对论告诉我们任何物体都不能以超过光速的速度在空间中运动，但是没有说空间本身不能超过光速。这个事实的后果是：在这部分空间里的星体发出的光永远不能到达我们。我们等得再久，夜空也不会亮如白昼。

由于空间的膨胀，我们的可视宇宙范围也在膨胀。现在的可视宇宙半径也是大于137亿光年的（466亿光年）。随著空间膨胀，我们可以看到的宇宙范围也在增大。但是，边界之外的宇宙也在以更快的速度远离。大部分的宇宙我们是永远看不到的，当然也永远无法到达。由于光速的限制，我们被困在一个有限的空间内，无法得知外面的宇宙是什么样子。这是不是很像黑洞视界的概念。实际上，这也是一种视界，和黑洞正好相反。黑洞是光线永远出不去，而我们的可视宇宙是光线永远进不来。

宇宙为什么是黑的？这个问题直接打破了人类固有的宇宙观念，当时科学家普遍认为，宇宙是“稳定”“静止”“均匀”“无限”的，就连爱因斯坦也是这个宇宙观的支持者，直到哈勃定律被证实后，爱因斯坦才放弃了这种宇宙观。

奥伯斯佯谬直指宇宙的本质，如果宇宙真的和当时科学家认为的一样，那么宇宙中无限多的恒星应该挤满整个天空，人类向天空中的任何一个方向看去，都应该可以看到密密麻麻的恒星，可是人类放眼望去，可以看到的恒星十分稀少，这足以证明宇宙并不是稳定静止的稳恒态。

在当时宇宙是“稳定态”的观念深入人心，人们更愿意接受宇宙没有终点也没有起点，也更容易信任一个无法解释的宇宙存在。而奥伯斯佯谬打破了这个美梦，众多科学家思考了很多办法，都无法很好的解释这个问题。

如果宇宙永恒存在，那么这些在无限遥远的时间前就开始释放光芒的恒星，应该已经把整个宇宙照亮，但是地球上的夜晚仍然是黑暗的，这就足以证明，宇宙并不是永恒存在的，而是拥有一个确定的“年龄”，同时大部分光线发生了红移。什么是红移，就在可视宇宙范围内，虽然光可以到达地球，但已经不是可见光了。空间膨胀把可见光的波长拉长了，相应的降低了频率。这种现象叫红移，光红移成了红外线或频率更低的微波。

宇宙微波（public domain)

整个天空中观测到的宇宙微波背景温度波动（public domain)

奥伯斯佯谬的出现代表着人类宇宙学的崛起，“稳恒态”宇宙观被打破，科学家开始思考宇宙大爆炸理论的可能性，直到宇宙大爆炸被证实，我们才距离宇宙的本质更近了一步。

“宇宙为什么是黑色的？”，这个问题看似简单，却一直没有科学家去思考这个现象背后隐藏的信息，有些时候，越是简单的问题就越难以解释。所以，宇宙对于人类来说，也许永远都是未解之谜。