为什么夜空是黑暗的?

27 02 2008年

奥伯斯(1758~1840)出生于德国不来梅附近的一个小村庄,19岁那年到哥廷根学医。哥廷根大学的一个特色是学生享有学习的自由,学医的奥伯斯在那里也能跟着有“德国数学之师”之称的数学教授、天文台台长凯斯特纳学数学和天文学。毕业后,奥伯斯回到不来梅当医生,但他的真正兴趣是天文学。他白天行医,晚上则在改造成天文台的自家顶楼进行天文观测,天天如此,每天睡觉时间不超过4个小时。

奥伯斯还在上大学的时候发现了一个计算彗星轨道的方法,沿用至今。此后他共发现了5颗彗星,其中一颗后来以他的名字命名。1801年新年的晚上,意大利天文学家皮亚齐发现了第一颗小行星谷神星,再想进一步观察时却找不到它了,是奥伯斯在那一年的年底根据数学家高斯的计算重新发现了它,平息了谷神星是行星还是彗星的争论。奥伯斯本人后来发现了两颗小行星:1802年发现第二颗小行星智神星,1807年发现第四颗也是最亮的一颗小行星灶神星。不过奥伯斯在现在最广为人知的,是在1823年提出了一个听上去很傻的问题:为什么夜空是黑暗的?如果宇宙是无限的,恒星均匀地布满天空,那么夜晚的天空也将和白天一样明亮。

实际的情况当然并非如此。这种理论和实际的矛盾,物理学上称为佯谬。奥伯斯指出的这个矛盾,后来就被称为奥伯斯佯谬。其实,它并不是奥伯斯首先提出的。1610年,伽利略用望远镜发现空中有无数肉眼看不到的恒星后,认为宇宙是无限的,恒星的数量也是无限的。开普勒不以为然,给伽利略去信指出,如果那样的话,夜空就不会是黑暗的。他打了一个比方。假如你站在无边无际的森林中向前看,不论你往哪个方向看,都只能看到一根根的树干连成一片挡在你的眼前,看不到任何间隙。只有当你是在一片小森林中时,才能透过树干的间隙看到外面的世界。同样的道理,如果宇宙是无限的,那么恒星将占据了天空的每一点,它们发出的光终将抵达地球,所有的恒星发出的光都将连成一片,就像我们在夏天看到的银河一样。既然实际情况是恒星彼此之间有黑暗的间隙,那就说明宇宙是有限的,透过这些间隙我们看到的是一堵包围宇宙的黑暗围墙。

但是后来的天文学家都相信宇宙在空间上和时间上都是无限的。怎么解决这个矛盾呢?18世纪初英国天文学家哈雷提出了一个容易想到的解决方案:远处恒星发出的光线在抵达地球时强度变得十分弱,无法被我们看到。但是这个解释是站不住脚的。虽然光线的强度按距离的平方而减少,但是在一个无限大的宇宙中,天空的体积也即恒星的数量将按距离的平方而增加,也就是说,在远处某一点恒星数量增加的比例恰好等于光强度减少的比例,二者互相抵消,总的光强度与距离远近无关。如果多数恒星都和太阳一样,天空的每一点都应该和太阳盘面一样亮。天球的面积是太阳盘面的18万倍,那么照射地球的星光亮度也应该是阳光的18万倍。

奥伯斯提出的解释是,太空并不是“透明”的,遥远恒星发出的光被弥漫在恒星之间的稀薄物质云给遮挡、吸收了。但是在热力学定律被发现之后,这个解释也经不起推敲了。根据热力学定律可知,假如有太空物质遮挡住星光,光能将会被吸收转化成热能,这些能量最终要重新被辐射出来,从而也要发光(虽然光的波长可能不同),天空仍然还是一片明亮。

要解决这个佯谬的唯一办法是否定其大前提,即宇宙不是无限的,因而恒星数量是有限的。但是这还不够。即使恒星数量是有限的,其数量也近乎无限,足以照亮整个夜空。1848年,美国小说家爱伦坡在一篇随笔中指出,唯一的出路是假定远处的星光还来不及照到地球上来。也就是说,宇宙在时间上有一个起点,而且宇宙的年龄还没有老到足以让我们见到所有远处恒星发出的光。

我们现在知道宇宙的年龄的确是有限的,宇宙是在大约137亿年前大爆炸形成的。而计算表明,要把地球的夜空全部照亮,要花上以亿亿亿年计的时间,远处的星光才能都抵达地球。显然我们的宇宙还太年轻了。

而且宇宙在不断地向各个方向膨胀,各个星系在互相远离,当然也都在远离地球。空间的膨胀导致光线在传播时波长被拉长,能量也因此降低了(波长与能量成反比)。这个现象称为“红移”,意思是可见光向能量较低的红光转变,而红光还会向能量更低的红外线、微波转变,所以遥远的星光在抵达地球时能量已低到不能被肉眼见到了。由于宇宙太年轻,所以夜空是暗的;而由于宇宙在膨胀,让夜空变得更暗。“为什么夜空是黑暗的?”这个问题其实一点也不傻,蕴含着宇宙的奥秘呢。

2008.2.15.

(《中国青年报》2008.2.27)

(XYS20080227)


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61篇回复 to “为什么夜空是黑暗的?”

27 02 2008年
陈博 (21:47:46) :

带着一种吸氧的心情把全文看完。

27 02 2008年
bean (22:36:31) :

夜空是黑的是因为我们的宇宙已经不太“年轻”了吧-_-

27 02 2008年
ABC (23:53:18) :

不是说宇宙有一个膨胀的极限,如果引力恰好能阻止膨胀,那么宇宙就会停止膨胀开始收缩。
然后宇宙膨胀的时间方向反转,热力学时间方向和心理时间方向也都反转,最后坍塌。
不过人类过不到那一天了,照现在的环境状况,能否再生存100年是个未知数。

28 02 2008年
haiweipeng (00:14:53) :

人类对宇宙究竟了解多少,很多的认识是基于人力很局限的知识做出,动不动就是多少光年,黑洞等等.

28 02 2008年
gonewithwind (00:39:24) :

四方上下为“宇”,古往今来为“宙”。所以宇宙是一个集空间概念和时间概念于一体的词语。

28 02 2008年
alpha000001 (00:46:22) :

不知不觉就看完了:)

28 02 2008年
Xi (05:17:51) :

长知识!

28 02 2008年
付强 (09:32:43) :

这么简单的问题也蕴含着这么深刻的道理!
好,科普文章就应该像这样才能普及科学知识。

28 02 2008年
上帝之脑 (10:09:42) :

宇宙是最吸引人的。宇宙的知识能够给人无限的遐想。

28 02 2008年
classicrach (14:09:08) :

方先生,您原文中“天空的体积也即恒星的数量将按距离的平方而增加,也就是说,在远处某一点恒星数量增加的比例恰好等于光强度减少的比例,二者互相抵消“此句只怕有误。

天空的体积也即恒星的数量应以距离的立方增加,在远处某一距离处恒星数量即球面表面积则应以距离平方增加,正好与光强度减少的比例相互抵消。结论仍然是“总的光强度与距离远近无关“

28 02 2008年
LL (18:14:01) :

“天球的面积是太阳盘面的18万倍”,这一句没搞懂。

29 02 2008年
白白醴 (10:36:05) :

这个结论也太简单与臆测了些吧。
第一,没考虑到大尺度的空间光线的弯曲。即所谓‘如果有一架足够好的望远镜,你能看到自己的后脑’的公认原理。
第二,没考虑到以反物质、黑洞、马头状黑星云等为代表的暗物质对可见光线的吸收。
第三,红移与紫移是大致相等的,当然整个宇宙是在扩大,但遥远河外星系的红移与我们的夜空明暗有什么关系。
第四,就象一盏一百瓦的电灯总是比十盏十瓦的电灯要亮的多一样,虽然织女星要比太阳光度高得多,但亮度(星等)要小得多。即使有22颗(太阳是-22等星,织女星是-1等星)织女星聚在一起,也不会比月亮亮。
去年我有幸听了紫台台长方成院士的一场科普报告,会后我提出了一个久已在心的疑问:为何地球所在的太阳系的猎户臂转到银河系(或宇宙)的某一个角落时,太阳光就会被削弱,地球就进入冰期呢?(这是个有周期的现象,但太阳光被削弱是肯定的)我问是传说中的彗星库吗?方台长认为这就是弥漫在宇宙空间的某种暗物质或叫宇宙尘起的阻挡太阳光的作用。足见我的说法可说是得到行家公认的。

29 02 2008年
patarnn (10:38:50) :

好文章。暇不掩玉。
有关宇宙的争论太多了,但似乎每一种争论就外行人来讲,都会引起无限的遐想。。。感谢方老师,给我们带来的美文。

29 02 2008年
supernova (11:06:15) :

to classicrach
你用球面坐标系,如果假设宇宙发光物质是均匀分布的,在r到r+dr之间的发光物质总量跟4*pi*r^2*dr成正比,明明是平方关系你怎么搞成立方关系了。

to 白白醴
你连什么是暗物质都搞不清楚就不要在这里瞎掰了,参与电磁相互作用的物质不是暗物质。你列的那几条都是在放屁。

29 02 2008年
Protein (12:19:28) :

http://en.wikipedia.org/wiki/Olbers’_paradox
好像还有几种其它的解释。看看wiki上的,中文版和英文版还有些不一样。

29 02 2008年
Ray (13:39:03) :

to 白白醴
第一,事实上宇宙空间中大质量的物体分布并不多。而且,更重要的是,有些光线因被弯曲而不能到达地球,相应的有些光线会被弯曲而到达地球,这两种光线应该大致相等。
第二,对于宇宙尺寸来说,这些大质量的物体分布并不多,甚至可以说绝少
第三,所有星体都是加速远离地球,所以只有红移,而没有紫移
第四,不知道你想说什么

29 02 2008年
Slide (14:13:03) :

一向比较关注科普知识,但本文内容应该是有问题的,希望能够仔细探讨一下。
首先,由无限性得出全部覆盖是有问题的,举例来说,无限的整数无法覆盖无限的实数,空隙大得很。对于星星覆盖天空的问题应该可以类比。
其次,恒星数量增加的比例恰好等于光强度减少的比例也是有问题的,这样推导的前提是恒星均匀分布,但这恐怕很难证明。
还有,我们看到的东西,不仅仅与亮度有关,还与其视角有关,就算亮度达到了,视角过小,依然无法被感知到,而且还有大气遮挡的问题,相当于起到了一个求平均值的作用。

其实,夜空本身就应该是黑的,白天之所以不是黑的,是由于有大气层的折射和反射,没有大气的星球上,无论白天和黑夜天空都是黑色的,月球上观测的例子应该已经证明了。

29 02 2008年
121 (14:46:58) :

我在读者上看到过一篇相似的文章,写得比老方好,还有重要的一点老方没有提到,就是恒星的能量和生命都是有限的,就像你不停地点亮一些小蜡烛去照亮一所大房子一样。

29 02 2008年
白白醴 (15:03:53) :

TO:SUPERVO
我那第一是爱因斯坦讲的,您为了方舟子,不惜放屁骂大师;没看到方自己也是言必称外国吗?
第二,方文中也提到宇宙尘的问题(承认但不认可),那么你大概也想骂他放屁吧。你懂暗物质??(大笑!)
你是象鼹鼠一样生活的吧,没见过灯光?!
一个不傻的问题的提出,被一些充满偏见而又不学无术的人弄得象一幕闹剧,可悲!
一个做学问的人是不必气急败坏的骂人的。至少我懂得这点!

29 02 2008年
zeroyear (15:11:16) :

to Slide
你前面几点说得都是有道理的,但是最后一段“夜空本身就应该是黑的”反到让人觉得是你没有理解这个问题。
这里讨论的不是“大气层的折射和反射”的问题,而是说如果宇宙无限大恒星无限多,不说夜空,就说白天吧,那么朝天空任何一点看过去都应该是很亮的,未必会和太阳一样亮,也可能更亮,但不应该只是大气层的折射和散射产生的这么点亮度啊。
你想想,如果宇宙是静止的,而且是无限大的,那么朝任何一点看过去,总能累积起足够亮的光线射过来啊。可是实际上却不是这样的,所以就用多种因素结合着来理解这个现象了,一是红移和膨胀,可见光射过来成了不可见的微波了,而且很遥远的远处的光线还没过得来;二是宇宙根本不是无限的。
我觉得比较难理解的是“而计算表明,要把地球的夜空全部照亮,要花上以亿亿亿年计的时间,远处的星光才能都抵达地球。”,既然“我们现在知道宇宙的年龄的确是有限的,宇宙是在大约137亿年前大爆炸形成的。”,那么静止地来考虑,宇宙的直径是137亿光年乘以2,取个粗略的数字,直径就算300亿光年好了。所有的恒星离地球的距离应该不会超过这个直径吧,那么就算那些星光以前没有射出来,再过300亿年后,所有的光线应该都能够到达地球了吧,为什么需要以“以亿亿亿年计的时间”呢?问题当然出在“静止地考虑”,宇宙的年龄是137亿年,其半径却未必就是137亿光年,再排除膨胀和红移的捣乱,要把星空照亮需要的时间就不能简单地计算出来了。

29 02 2008年
金金 (15:58:29) :

那个白白醴就是一个典型的妄人

29 02 2008年
classicrach (16:20:52) :

To supernova,

你说“如果假设宇宙发光物质是均匀分布的,在r到r+dr之间的发光物质总量跟4*pi*r^2*dr成正比”,那么如果在0到R上积分,不正是R的立方吗?说到底,发光物质总量是体积乘以密度,R^2则是面积,没法和物质总量成正比。

只是如果假设恒星半径都为1/2r,考虑每个以R为半径的球面,固定厚度r的薄片上,发光物质总量就与R^2成正比。在这个意义下,也可以说在远处某一距离处恒星数量即球面表面积则应以距离平方增加,

29 02 2008年
LL (17:45:40) :

怎么这么多人懂得天体物理学?

29 02 2008年
疯和尚 (18:03:23) :

看看前人们是如何立论、如何推导的,真的能感受到老方所说的“科学之美”,那是一种能震撼心智的美。

29 02 2008年
Comment (19:48:00) :

而且宇宙在不断地向各个方向膨胀,各个星系在互相远离,当然也都在远离地球。空间的膨胀导致光线在传播时波长被拉长,能量也因此降低了(波长与能量成反比)。这个现象称为“红移”,意思是可见光向能量较低的红光转变,而红光还会向能量更低的红外线、微波转变,所以遥远的星光在抵达地球时能量已低到不能被肉眼见到了。
—————
第一,事实上宇宙空间中大质量的物体分布并不多。而且,更重要的是,有些光线因被弯曲而不能到达地球,相应的有些光线会被弯曲而到达地球,这两种光线应该大致相等。
————-
按照ray的解释,“可见光”变得“不可见了”,那么紫外光部分也应该变得可见了。

所以以红移解释夜空黑暗比较牵强了。

29 02 2008年
Comment (19:52:45) :

标题改为“为什么月球上白天的天空也是黑暗的?”比较合适。

29 02 2008年
zeroyear (20:03:35) :

还有一个经常看到但这个文章没有提到的说法就是能够吞噬光线的数量庞大的黑洞在捣鬼啦。

29 02 2008年
supernova (20:16:04) :

to classicrach
没有必要做体积分。

to 白白醴
你还在放屁。老方整篇文章里都没有提到过暗物质,不知你这个民科怎么搞出暗物质了。你举出的那些物质没有一个是现在的天文学所研究的暗物质,相反,这些都归于正常物质,至少能在高能实验室里通过反应产生。还有,告诉你,目前没有发现宇宙很遥远的地方有反物质存在的证据,正反物质要是在一起会发生湮没的。你越是充内行越会丢脸。

29 02 2008年
方舟子 (20:16:42) :

紫外光部分最终也会再变得不可见的。

29 02 2008年
supernova (20:20:44) :

to zeroyear
这个问题很容易就能想明白。你可以设想一个静态的宇宙中均匀充满了发光功率一样的电灯泡,你说说这样的一个宇宙中那个地方最亮?

29 02 2008年
zeroyear (20:35:23) :

to supernova
为何要问我这个问题啊:)

29 02 2008年
zeroyear (21:03:18) :

to supernova
我全文顺着看下来,若不去深究细节,也先不谈其他的解释观点,就是顺着这个文章的思路,那么卡住我的就是这个地方了:已知宇宙的年龄大约是137亿年,到“以亿亿亿年计”的时间才能照亮星空,我觉得这两者之间还有一个比较大的跳跃。瞧你这天文学名字,能简略地补充一下吗?:)

29 02 2008年
supernova (21:57:56) :

to zeroyear
这句话已经很明白了。如果宇宙是无限的,那么夜空应该和白昼一样亮。如果宇宙是有限的,那么使得夜空和白昼一样亮所花的时间是目前宇宙年龄的亿亿倍。整篇文章不过就是在说宇宙在时间和空间上都不是无限的。

29 02 2008年
zeroyear (22:23:04) :

to supernova
抱歉抱歉,想不到我的表达能力差到这个地步了!结合([20]to Slide)和([32]to supernova),我真的没有让你明白我在问什么吗?:)
现在我这样问吧,为什么是亿亿倍,而不是亿倍,这个数量级是怎么来的,大致是怎么算的?

29 02 2008年
疯和尚 (22:31:46) :

我可能有点明白,如果宇宙有限,则星体的数量有限,所有星体的光要在地球上达到和太阳照度一样需要亿亿亿年。

29 02 2008年
supernova (22:42:34) :

to zeroyear:
137亿年前的光已经达到地球,不然我们怎么知道宇宙的年龄。我想这下你就明白了吧,宇宙当前的尺度和需要多长时间使夜空和白昼一样亮没关系。至于具体怎么算出来的这个数量级,我还不知道。

29 02 2008年
zeroyear (23:10:06) :

to 疯和尚
呵呵,我不是读不懂句子的意思,我是要问这个“以亿亿亿年计”是怎么来的,我想问问有没有简单的直观的补充说明适合我这种外行来加深理解。
宇宙的大小本身就是个问题,我觉得不妨就把现在的宇宙的半径当作137亿光年这样的数量级来看待,这虽然不正确,我也知道这个宇宙年龄只是指从地球上可以观察到的宇宙,但是这样对待至少就有个大概的直观概念了,宇宙也总不会膨胀得比光速还快吧?
如果现在宇宙静止下来,用光速穿越这个宇宙最多需要137*2=274亿年时间,这也不过是“以百亿年计”嘛,和“以亿亿亿年计”相差很远。我也知道这样考虑显然是不对的。
据我的幼稚理解,是不是因为现在膨胀得还是太快了,以至远处的可见光过不来,因为过来的都成了微波了。要等到膨胀速度降到一定程度才行,所以这“以亿亿亿年计”的时间是不是很大比重是用来等膨胀速度下降的?

29 02 2008年
zeroyear (23:27:12) :

to supernova
因为文章把红移放在了最后介绍,而“以亿亿亿年计”在讲红移之前就提到了,而关于因为宇宙太年轻而尚不能照亮星空,我的幼稚理解恰恰是觉得很大程度上是因为红移。所以我说我觉得有很大跨度,造成了我的困惑。这个东西我不懂的,我就是作为最普通的科普读者谈谈自己的阅读理解的感受并请求指教:)

29 02 2008年
supernova (23:39:16) :

to zeroyear
这个问题很容易就能想明白,既然宇宙最开始诞生于一个点,又没有什么能够超过光速的速度,那137亿年前的光肯定已经到地球了,当然条件是没有被吸收。我回答的也稍有一点错误,我们探测到宇宙最早发出的光线应该是微波背景辐射,它是在宇宙诞生后己千年产生的。

1 03 2008年
zeroyear (16:28:40) :

to supernova
1,“宇宙当前的尺度和需要多长时间使夜空和白昼一样亮没关系”。是吗?我认为是很有关系的。不过,可能我们用词虽相同,表达的却可能不是同一个意思。
2,我查了查英文维基百科,没有直接的相关介绍,但是可以参考参考,比如其中提到,大约137亿年前,当时相距大约4千万光年的两点,现在相距已经是大约460亿光年了。而这大约137亿年前从其中一点发出的电磁波,正是到现在才抵达这另外的一点。也就是说,在大约137亿年前静止地看,本来大约4千万年能走完的路程,实际上却花费了大约137亿年时间。也因此呢,我不指望关于这个“以亿亿亿年计”的来历能够被简单直观地理解了,要说明这个看来需要很不小的篇幅才行。

2 03 2008年
mmxxkk (12:00:31) :

我是中国青年报的读者,在上面认识了您,又在这里发现了您好的博客,太好了!

2 03 2008年
riemann2004 (17:35:36) :

其实康托的集合论已经给出了答案:恒星的势是阿列夫零,而地球天空的势是阿列夫1,阿列夫1大于阿列夫零,证毕

3 03 2008年
风尘三味 (00:45:31) :

一直在读方先生的文章,一般对其观点都是很赞同的,只是这一篇觉得方先生稍微冒了点险,理由是专业跨度大了些。我同样也是搞生物学的,当然谈天文学也冒险,好在没有方的知名度,换句话说就是没有顾忌。不过从这一点我佩服方:在众的之矢的情况下依然敢直抒己见!

首先,我比较同意Slide的说法:“由无限性得出全部覆盖是有问题的”,应该存在空隙,不过这不是反论的关键。
第二,宇宙的均匀是大尺度的概念,在小尺度范围内涨落是肯定的。就像远看大海是一片蓝色,近看却有波涛一样。宇宙的进化与生物进化相似,由最初的均匀向一定的结构化进化。尺度越小我们越能感受到这一点,就如一支蜡烛光在宇宙尺度上根本算不上什么,但就算宇宙各处同等亮度,肉眼照样能在背景之上一眼看出挂在树上的烛光。
第三,如果将这个命题说成“宇宙处处发光”或许就没有问题了。关键是宇宙处处光亮度是有差异的,这里我要说开普勒那个森林的比喻是不大好的比喻,因为树叶可以遮光不假,但在这个例子中一片树叶和十片树叶的遮光效果是一样的!而这“一片树叶和多片树叶的差别”我们是能感知的。因为无论我们自己的感官还是我们发明的感受装置都是专门用来检测差别的(这种差别一是方先生所说宇宙膨胀造成的传递的能量衰减,二是这里所说的小尺度的涨落所造成。)。假如客观的宇宙真是一片明亮,我们的眼睛也会将其看成一片黑暗,并认出涨落造成的亮度差别,因为它的功能如此。

方先生的这篇文章很大程度上是介绍科学界的一些争论和结论,是启发介绍式的。但我觉得有时不必迷信外国那些大科学家的想法,因为人人思维都不可能绝对完备。

3 03 2008年
山之川 (01:11:04) :

[42] By riemann2004 on Mar 2, 2008 | Reply

其实康托的集合论已经给出了答案:恒星的势是阿列夫零,而地球天空的势是阿列夫1,阿列夫1大于阿列夫零,证毕

————————————–
想干吗? 讨论对象是什么? 星星和天空所占的空间体积吗?

5 03 2008年
胖哥 (12:22:07) :

刚才在方博士的另一篇文章的评论中谈了对美国登月的怀疑.趁此机会,在这里向方博士一并请教一下宇宙年龄的问题(我几次在新浪的网友评论中发表过了,可没有人给我真正的解惑,所以一直想问问方博士,看我的分析是否有道理,如果错了,错在哪里? 如能百忙之中抽空解答,将不胜感激)
宇宙只有100多亿年的年龄么?
我不懂天文学,但爱看点天文方面的科普知识. 我对宇宙的年龄有些不同看法, 也不知道是否有道理, 请懂行的人指点: 宇宙的年龄被公认为在100到200亿年之间(霍金的>上也是这么说的),准确的说是大约150亿年; 而有新闻报道说到目前为止被我们观测到的最远的恒星离我们有150亿光年.如果这新闻没说错,我觉得宇宙的年龄应该比公认的要大得多.至于到底大多少则须看”离我们有150亿光”的恒星(下面我把它称为A星) 和地球的相互位置及关系怎么样. 我觉得有以下几种情况:
一) 假设宇宙不是大爆炸产生的, 所有的天体从一开始到现在一直没有发生过任
何位置变化, A星上被我们观测到的光从宇宙一诞生就发出并经过150亿年后
到达地球, 那我们可以说宇宙只有150 亿年. 如果该光是A星诞生后10亿年发
出的, 则宇宙就有160亿年历史.
二) 在”宇宙通过大爆炸而产生”(这观点几乎被全世界的天文学家们所公认) 的前提
下则有以下不同情况:
1) 假设A星和地球是被大爆炸同时被抛出来的, 二者和大爆炸的奇点在同一
条直线上, 二者相向飞离的速度之和等于光速, 则二者要花150亿年的时间才
能拉开150亿光年的距离; 再假设A星和地球拉开到这个距离后就静止不动,
然后A星才发出光, 则该光线还要花150亿年才能到达地球. 则宇宙的年龄
就等于”150亿年(地球和A星拉开所需要的时间) + 150亿年(光线到达地球需
要的时间) = 300亿年”. 如果二者飞离的速度之和是光速的1/2,1/4,1/8……,
则宇宙就应该有了450,750,1350……亿年
2) 假设二者在一条直线上同向飞离大爆炸的奇点, A星飞离的速度比地球刚好
快每秒30万公里(即一光速)或快3万公里, 3千公里,…….3公里, 则A星和地球
拉开150亿光年的距离就要用150亿年,1500亿年,15000亿年…..,而宇宙的年龄
还得在此基础上再加上150亿年.
3) 假设二者被同时以同样的速度抛离奇点, 则二者肯定在以奇点为圆心的同一
圆周上. 再假设二者与奇点构成的角度为180度(第一种情况也可被看做是180
度角),或90度,或1度,或0.5度, 或0.000005度…….., 在二者距离不变的情况下,
角度越小则拉开这段距离的时间则越长, 宇宙的年龄因角度的不同而在”150
亿”之后加上即使几个”亿”恐怕也有可能;
4) 假设二者被抛离的时间不一样,速度不一样, 与奇点之间构成的角度分别不
一样…….. 那宇宙的年龄又该是多少?

5 03 2008年
zeroyear (14:20:20) :

to [45] By 胖哥
据说现在所能够观测到的最古老的星光,来自于大约137亿年前,距离当时的地球大约4千万光年的地方,注意,当时还没有形成地球,这个我在([40] By zeroyear)中已经提到了,希望能给你一点启发。所以不能以静止的眼光来简单分析,因为宇宙的膨胀是个宇观的概念,不要用通常的宏观感念来对待,而且大爆炸之初的时空弯曲比现在厉害得多得多。
可观测到的宇宙的年龄大约137亿年,这个好像争议不大,争议大的是宇宙的大小问题。但是两者各自是怎么测量和计算出来的,我也不懂,我只是认为这不是小篇幅所能够介绍清楚的,也偷懒不得,得扎扎实实学习专业知识才行。方舟子又不是天文专家,他介绍科普引起你的兴趣和思考就达到目的了,你不妨自己学习学习然后来介绍给大家:)

8 03 2008年
mas (15:27:13) :

用有限年龄来解释是有问题的.照这种说法天上的星星应该一天比一天多,夜晚一天比一天亮才是.

11 03 2008年
scott (12:00:11) :

又长了一回知识,谢谢老方

8 04 2008年
无物存在 (05:49:51) :

其实并不能证明宇宙无限。原因是:前面的星球吧后面的星球发射的光,都挡住了。

8 04 2008年
无物存在 (05:52:34) :

大爆炸在初期暴涨时期,边界相离的速度比光速大很多。这也不和爱因斯坦相对论矛盾。

因为爱因斯坦光速极限论的本质,是任何信息不能以大于光速传递。而大爆炸时的宇宙边界之间,不用传递任何信息。

8 04 2008年
无物存在 (05:53:45) :

上贴是回答45楼的。

7 06 2008年
吴刚 (07:29:03) :

其实道理很简单
我们现在看到的夜空本来就是白的,或者说本来就是黑的。
只是在有限的尺度之内,光线并不是均匀分布的,所以才会有比较亮的星星让我们看见,实际上总体辐射到地球的光线的亮度就是夜空现在的颜色。
夜空本来就不是纯黑色。前段时间我记得还有一篇报道说夜空的颜色是一种类似于牛奶的奶白色。
只不过因为亮度很低,相比与最近的星星的光来说就变成黑色了。
不知道这样说有没有道理。
因为我们在太阳的附近,所以就算整个宇宙的星光都辐射到我们这里(实际上也是这样),那么相对而言也是黑色的,所以根本就不存在绝对的黑色这一说,只是不同级别的光线在我们眼里的反映罢了,夜空为什么是黑色的,其实质就是在我们所处的这部分空间,光线不是均匀分布的而已,不能因为宇宙是无限大就否认或者混淆这个事实。
搞这么多,实际上是把简单的事情复杂化了。

7 06 2008年
zeroyear (19:17:10) :

to 吴刚:
哈哈!你果然对这帖也感兴趣!
我觉得黑白的相对性在这里不应该成为问题。这里要争论的夜空的黑与白,完全不是什么物种感知能力的相对问题。因为有些地方就是没有可见光射过来的,这是用比人眼敏锐的仪器也测不出来的,暗的就是暗的。夜空的颜色是牛奶的奶白色?这个报道的出处?该不是说大气层吧?不过,大气层倒是真有可能营造出伸手不见五指的黑夜。

10 06 2008年
吴刚 (16:50:20) :

其实我还说错了,他这里说夜空为什么是黑暗的,而不是为什么是黑色的,呵呵。
不过我的解释还是一样,因为我们在太阳附近,相比于阳光,夜空就黑了暗了。
呵呵,这个道理其实连三岁小孩都明白,简直有点强词夺理。
如果我们处在离任何恒星都很遥远的一个位置,天空的星星都按平均概率分布的话,这个时候谁敢说“夜空”是黑暗的????
之所以黑暗,是因为有白亮存在,这个白亮的存在就是太阳。
可以设想一下,将宇宙考虑成一个平面的模型,每个发光的恒星都一样大,而且绝对均匀的分布在平面上,那平面上的任何一个点都是一样的亮吗?

10 06 2008年
吴刚 (17:20:43) :

怎么把我发的两个解释宇宙颜色的链接给删了?
不过也没什么关系,用GOOGLE搜索一下关键字,宇宙的颜色,会有很多相关的文章。当然结论是不是正确那另外考虑了。

我仔细思考了一下之后发现,我之前的回答可能和这文章想要描述的问题毫不相干,呵呵。因为如果只是说夜空,那么明显已经排除了太阳的影响,所以我的解释这里存在瑕疵。
不过我的意思还是,跟前面的网友“风尘三味”说的差不多:这种差别一是方先生所说宇宙膨胀造成的传递的能量衰减,二是这里所说的小尺度的涨落所造成。

20 06 2008年
chenfeng (10:31:00) :

看了这么多的评论,从一个初学者的角度来分析,我个人认为夜空是黑暗的的主要原因是:吸收和红移,而光不足以达到地球不是一个很重要的因素或者不能成为一个因素。

27 07 2008年
Armor (21:16:16) :

我的意见:

按人脑的常识(平日对宇宙的感官认识)与归纳本能,想当然的,会有“空间是无限大的”这一结论。

但是,人脑的常识与逻辑能力,并不必然得出 “物质是无限多的”这个命题。

所以,“无限大的空间中只有有限的物质”,可以解释为什么星空不是全亮的。

28 07 2008年
sol (16:39:42) :

我觉得夜空的颜色是,黑色还是白色只是宇宙在运动的不同时期的一个反映吧。只能说夜空的颜色不是固定的。因为宇宙是不停运动的

7 10 2008年
Carl (01:03:34) :

听起来还挺神奇。我现在有点想不太明白这个既无限又有限的宇宙,是怎么爆炸的,又是怎样以远高于光速扩张,而现在的扩张却又为什么变得这么慢

20 10 2008年
tanxiaodong (22:19:04) :

宇宙是在大约137亿年前大爆炸形成的 为什么光上亿亿年才能到达地球

21 10 2008年
付强 (09:20:34) :

to tanxiaodong:虽然宇宙在137亿年前形成,但光线的强度按距离的平方而减少,而且宇宙同时还在膨胀,所有就大打折扣了。

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