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夜空為什麼是黑的?你認為的「正常」,卻隱藏著一個絕望的事實
2023/03/24

日出而作日入而息,是大自然的法則,在古代,由于人類的科技并不發達,所以古人勞作基本上都在白天,到了晚上,天黑下來什麼都看不見,所以晚上就休息了,不過隨著人類科技的進步,人類發明了電燈,電燈出現以后,人類能夠在夜晚工作,這已經大大提升了人類的工作效率,一說到電燈可能很多人都會想到愛迪生,不過電燈并不是愛迪生一個人發明的,它是由一系列不斷進步的發明共同創造的,每一項發明都建立在前人的基礎上,愛迪生的專利反映了他發明的不是第一個燈泡,而是第一個可以真正大規模應用的電燈。

現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度是非常快的,當人類走出地球看到宇宙之后,人類的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人類想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中除了地球生命之外是不是還存在外星生命?帶著這些疑問人類走上了探索宇宙的道路,根據科學家的研究我們能夠知道,地球其實就是宇宙中的一顆行星,在宇宙中行星和恒星的數量多的數不過來,不過地球這顆行星和其他行星最大的區別在于,地球誕生了生命,生命的出現給地球這顆行星增添了很多色彩,尤其是人類出現以后,解開了地球上很多的奧秘,如果人類沒有出現,那麼地球的奧秘可能永遠都無法解開。

在我們小的時候,很多人都喜歡夜晚抬頭仰望星空,每當獨自一個人的時候,看天上閃閃發光的星星,背后是一望無際的黑色幕布,可能我們每一個人對于夜晚都已經習慣了,認為黑夜是很正常的一件事情,不過大家有沒有想過一個問題,就是為什麼夜空是黑色的?看到這里,相信很多朋友都會說,白天和黑夜是因為地球自轉產生的,根據科學家的研究得出,地球繞自轉軸自西向東的轉動,從北極點上空看呈逆時針旋轉,從南極點上空看呈順時針旋轉,地球自轉軸與黃道面成66.34度夾角,與赤道面垂直,地球自轉是地球的一種重要運動形式,自轉的平均角速度為4.167*10度/秒,在地球赤道上的自轉線速度為465米/秒。

當地球的一面朝著太陽時,這一面就是白天,而背面就是夜晚,晝夜交替一次也就是一天,我們稱為一個太陽日,時間大約是24小時,除了南極北極圈以外有極晝極夜的現象除外,極晝和極夜這兩種現象是自然產生的,是因為地球在沿著橢圓形歸到太陽公轉的時候,還繞著自身的傾斜地軸旋轉造成的,它在自轉的時候地軸和垂線會形成一個大約23.5度的傾斜角,所以在公轉的時候就有6個月的時間兩極之中總有一個是朝著太陽的,朝著太陽的一面全部都是白天,而另一面就是夜晚,雖然地球的自轉會帶來晝夜的交替,但真相僅僅是這麼簡單嗎?

在19世紀30年代的時候,著名的德國天文學家奧伯斯就發現了這一點,并且他提出了奧伯斯佯謬,他認為如果我們的宇宙是靜止、無限、穩定恒態的,那麼人類看到的夜空就不應該是這樣的,因為假設宇宙中遍布了無數個恒星,而它們在穩定恒態的宇宙中,相互的間距也是應該維持不變的,簡單來說,它們之間的距離就應該是平均的、等距的,如果按照這個說法來看的話,那麼這些恒星所發射出來的光線,就應該把地球的夜晚也照亮,畢竟宇宙中的恒星數量是非常多的,那麼恒星所發射出來的光線所攜帶的能量,也應該是無限多的,如果按照這個推測來看的話,是完全合理的。

在宇宙中恒星的數量非常多,比如說在我們的銀河系當中就存在大約1000億到4000億顆恒星,這些恒星都能夠自己發光發熱,而這些光和熱無論從哪個角度傳播到地球上,都能夠照亮地球,雖然奧伯斯提出的假設有一定的道理,但是他當時也不清楚為什麼地球的夜晚是黑色的?為此他還專門做了解釋,他認為光在宇宙中傳播時,可能被星際塵埃和其他天體擋住了,所以這些恒星的光沒有辦法傳播到地球上,不過根據科學家對光的研究發現,光能夠折射和反射,如果恒星發出的光線被其他的物質擋住,那麼我們應該能夠看到宇宙中光折射和反射的結果,但是在宇宙中,科學家并沒有發現這種情況。

這說明奧伯斯的解釋是錯誤的,直到20世紀初的時候,埃德溫.哈勃完美的解釋了這個問題,在1929年的時候,他發表了論文闡述了宇宙膨脹理論,他描述了宇宙目前的膨脹速度,于是哈勃定律以埃德溫.哈勃的名字命名,不過哈勃能夠發現宇宙膨脹理論,離不開前人作出的貢獻,在他之前亨麗愛塔.斯萬.勒維特發現了造父變星的周光關系,這樣科學家計算出變星離地球的距離,哈勃在1924年的時候發現仙女座星系中的變星,距離地球超過了90萬光年,利用這種辦法,他發現并測量了其它23個星系,距離我們大約有2000萬光年。

而且維斯托.斯里弗在哈勃之前對光譜的分裂進行了研究,根據光源中的元素,譜線以特定的圖案出現在這些光譜中,如果光源正在移動,那麼這些譜線就會向光譜的紅色一段轉移,通過分析星云發出的光,這位科學家發現了這些光線基本上都在遠離地球,後來哈勃在觀測的時候發現,星系的紅移與星系和地球的距離成正比,這意味著這些星系正在遠離我們,之后哈勃提出了宇宙膨脹的理論,這個理論提出之后,很多科學家都不敢相信這個理論是對的,因為在此之前,科學家一直都認為我們的宇宙是靜態的。 曾經著名的物理學家牛頓認為,我們的宇宙應該是無限大的,任何一個地方都是宇宙的中心,所有區域內的引力都是平衡的。

雖然牛頓提出了宇宙靜態的理論,但是他卻沒有有利的證據,後來愛因斯坦也提出過靜態宇宙模型,他認為宇宙不會隨著時間的流逝而變化,愛因斯坦在場方程中引入了宇宙常數,加入宇宙常數之后,愛因斯坦就構建了一個有限無邊的靜態宇宙模型,解決了牛頓宇宙模型中的矛盾,不過愛因斯坦本人對于宇宙常數也很不滿意,因為它破壞了廣義相對論場方程的完美性,埃德溫.哈勃提出宇宙膨脹理論之后,打破了牛頓和愛因斯坦的靜態宇宙理論,很多科學家紛紛對星系進行了研究,最后發現埃德溫.哈勃的理論是對的。

按照埃德溫.哈勃的理論我們能夠知道,從宇宙大爆炸開始,我們的宇宙就在不停的膨脹,到現在為止,我們的宇宙已經膨脹了138億年,而且膨脹的速度越來越快,已經超越了光速,宇宙膨脹的理論完美的解釋了夜空為什麼是黑色的,現在我們將紅移現象帶到宇宙大爆炸中,從宇宙大爆炸以后,這些發光的天體就一直遠離我們,因為天體之間的距離越來越遠,所以它們對外發射的光本應該照射到地球上,而是宇宙膨脹的速度超過了光速,所以其它恒星發出的光永遠也無法到達地球上,這就導致地球只能夠接收到來自太陽光的照射,所以地球的夜晚就是黑色的。

這個理論不僅僅解釋了夜空是黑色的,而且也讓科學家們感到非常絕望,因為如果我們的宇宙一直膨脹下去,那麼我們或許永遠也無法找到宇宙的邊緣,人類從走出地球之后,就一直都在尋找宇宙的邊緣,目前人類能夠觀測到的宇宙直徑達到了930億光年,這個范圍并不是宇宙的全部范圍,宇宙到底有多大?現在科學家還在積極的探索當中,不過目前人類的飛行速度很慢,連太陽系都沒有辦法飛出去,曾經在46年前,科學家向太陽系外發射了旅行者1號和旅行者2號探測器,發射這兩個探測器的目的就是為了讓它們飛出太陽系,探索太陽系之外的奧秘。

不過到現在為止,這兩個探測器并沒有完全飛出太陽系,科學家經過計算得出,按照旅行者1號和2號的飛行速度,想要完全飛出太陽系至少需要上萬年的時間,這對于人類來說太漫長了,而且根據愛因斯坦的理論,任何有質量的物體它的飛行速度最快只能夠無限接近光速,不可能達到光速或者超越光速,假如說我們在漆黑的夜晚打開手電筒,手電筒的光線飛行速度是C,在我們打開手電筒的同時,你和光線同時飛行,如果你飛行的速度是光速的10分之一,那麼你和光速加起來的速度就是C+十分之一的光速,但是根據光速不變原理,你眼中的光線速度永遠都是C。

按照愛因斯坦的理論得出,當一個物體的飛行速度達到光速時,它的質量就會變得無限大,在我們現有的物理學當中,根本不存在無限大的物質,所以任何有質量的物體它的飛行速度都不可能超越光速也無法達到光速,既然如此,只要我們的宇宙一直都在膨脹當中,那麼是不是人類永遠都無法飛到宇宙的邊緣?科學家認為,如果按照正常的飛行速度來看的話,我們永遠都飛不到宇宙的邊緣,但是愛因斯坦在相對論中預言了一種神秘的天體,這個天體就是蟲洞,蟲洞是一種能夠穿越時空的隧道,它能夠將不同的宇宙空間連接在一起,只要我們能夠進入蟲洞,就能夠在很短的時間內行駛很遠的距離。

曾經不少科學家認為,黑洞可能就是蟲洞的入口,因為黑洞的特性是不斷的吞噬物質,而在黑洞的另一邊可能還存在著一個神秘的天體白洞,黑洞和白洞連接在一起就形成了蟲洞,蟲洞就是能夠穿越時空的隧道,目前科學家也在積極的尋找蟲洞,現在科學家已經證明了黑洞確實存在宇宙當中,但是白洞和蟲洞科學家還沒有找到,想要探索宇宙的邊緣,人類還需要繼續努力才行,不過有一些科學家認為,我們的宇宙不可能一直膨脹下去,宇宙之所以到現在還在不斷的膨脹當中,是因為宇宙大爆炸產生的能量還沒有完全消耗完,如果有一天宇宙大爆炸所產生的能量完全消耗完,那麼我們的宇宙就會停止膨脹。

這種說法也被稱為是大坍縮,這個理論在很早的時候就被科學家提出來了,從上個世紀哈勃發現宇宙膨脹以后,科學家就開始擔心宇宙會從膨脹轉為坍縮,到時候所有遠離我們的星系都會向宇宙中心靠攏,從而時空也會不斷的縮小,這種坍縮意味著宇宙中所有的物質密度會越來越大,星系之間的碰撞融合現象也會越來越頻繁,終有一天宇宙中所有的原子都將會因為大坍縮而擠在一起,變成一個新的奇點,并有可能引發新的宇宙大爆炸,或許我們的宇宙就是從上一代死亡以后得宇宙中誕生的,不過這些都是科學家的一種猜測。

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