宇宙中有无数个太阳，温度却只有零下270度，热量都去哪了？

当我们仰望夜空，看到的是数不尽的繁星，基本上每一颗星星都是一个像太阳一样的巨大核聚变火炉，时刻向外辐射着惊人的热量。我们的银河系拥有上千亿颗恒星，而整个可观测宇宙中又有数千亿个星系。

面对如此海量的“发热源”，宇宙应该是一个温暖甚至炎热的地方。

然而科学家们通过精密的测量得出的结论却与直觉大相径庭：宇宙的平均温度，约为-270.42摄氏度，仅比绝对零度的-273.15℃高出不到3度。

拥有无数恒星的宇宙，为何会如此极致地寒冷？

首先我们需要理清一个概念：科学家所说的“-270.42℃”这个“平均温度”，测量的到底是什么？

它并非简单地将所有恒星和星际物质的温度进行平均，实际上这个温度测量的是弥漫在整个宇宙空间中的一种背景辐射，宇宙微波背景，这被誉为“宇宙大爆炸留下的余晖”。

在宇宙诞生之初，它是一个密度和温度都高到无法想象的奇点，大爆炸后宇宙迅速膨胀并冷却，在大约38万年后，宇宙的温度降低到足以让质子和电子结合成中性原子。就在那一刻，原本被“锁”在等离子体中的光子终于可以自由地在宇宙中穿行。

这批“创世之光”，就是我们今天探测到的宇宙微波背景，所以-270.42℃是这片古老光芒的“体温”，是宇宙最本底的温度。

即便我们知道了背景温度的来源，问题依然存在：为什么无数恒星亿万年来持续不断地加热，都无法将这个“背景”的温度提升上来呢？

因为我们常常低估宇宙的“空旷”程度，恒星看似密集，实则相距遥远，离我们最近的恒星“比邻星”，也远在4.2光年之外，想象一下在一个足球场上只放一粒沙子，然后将这个足球场放大到整个亚洲那么大，这差不多就是宇宙中物质的平均密度。

热量从恒星出发，以辐射（光和热）的形式向四面八方传播，根据平方反比定律，辐射的强度会随着距离的平方而急剧衰减，当一颗恒星的热量传播到数光年之外时，早已被稀释得微乎其微，几乎可以忽略不计，无数恒星的光和热，就如同无数支微弱的蜡烛，试图照亮一个无边无际的黑暗洞穴，其效果可想而知。

在地球上，热量有三种传递方式：传导、对流和辐射。

我们可以通过触摸（传导）感受到火炉的炙热，也可以通过热空气的流动（对流）感受到暖气的温暖。但在接近完美的宇宙真空中，几乎没有物质作为介质，因此热传导和热对流这两种高效的传热方式几乎完全失效。

热量在宇宙中传播的唯一途径就是热辐射。这意味着一个物体必须直接接收到来自恒星的光子，才能被加热，如果你在太空中，只要躲在一块小小的陨石后面，避开太阳的直射，你的温度就会迅速下降到极低的水平。

因此宇宙真空就像一件终极的“羽绒服”，完美地将各个星系、各个恒星隔绝开来。恒星的热量被牢牢地锁在自己附近的一小片区域，无法有效地“串门”，更不用说提升整个宇宙的平均温度了。

最后也是最根本的原因，解释了为何宇宙的背景温度会如此之低，这要归功于宇宙自身的一个宏观属性，持续的膨胀。

自138亿年前的大爆炸以来，宇宙的空间本身就一直在不断地拉伸和膨胀，想象一张画着波浪的橡皮膜，当你拉伸这张膜时，上面的波浪的波长也会被随之拉长。

宇宙微波背景的光子就经历了同样的过程，在它们脱离等离子体束缚的瞬间，它们是能量极高的伽马射线，对应着极高的温度，但在长达138亿年的宇宙旅行中，它们所穿越的空间本身被拉伸了约1100倍，光子的波长也随之被拉长了1100倍，从高能的伽马射线，一路“降级”成了能量极低的微波。

根据物理学定律，辐射的能量（温度）与其波长成反比，波长越长，能量越低，代表的温度也就越低，因此宇宙的膨胀，就像一个巨大而高效的“制冷机”，持续不断地为大爆炸的余晖降温，最终使其冷却到了今天-270.42℃的冰点。