宇宙有數萬億恆星,卻不能照亮太空,這是為什麼?

凝視滿天繁星的夜空,是我們人類最原始的行為之一,這一景象啟發了我們數萬年。雖然肉眼在地球上任何給定點只能看到不到4,500顆恆星,但我們知道,僅銀河系(我們的星系)中至少有1000億顆恆星。

宇宙有數萬億恆星,卻不能照亮太空,這是為什麼?

太空看起來總是那麼漆黑

如果這還沒有完全改變您的觀點,請思考一下,據估計,我們的宇宙中有超過1,700億個星系,其中許多比我們的母星系大得多。

這意味著宇宙中有數萬億顆恆星,每顆恆星都是脈衝輻射機器,可以照亮它周圍數百萬公里的空間。

宇宙有數萬億恆星,卻不能照亮太空,這是為什麼?

宇宙中有數以萬億計恆星

鑑於這些無法估量的數字,歷史上一個常見的問題是天空中明顯缺乏光線,這並不奇怪。更具體地說,為什麼空間看起來總是黑色的?

有限宇宙

當每一個功能強大的望遠鏡都注視著廣闊的空間時,它們實際上是在回溯過去。我們能夠在各個方向看到460億光年,而超出該距離的任何光源都沒有足夠的時間到達我們。

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我們將那些功能強大的望遠鏡聚焦在一個很小的空間中時,似乎是全黑的

即使當我們將那些功能強大的望遠鏡聚焦在一個很小的空間中時,似乎是全黑的,光仍然可以到達我們的觀測設備,並且我們發現了更多的恆星和星系。 恆星和星系的數量相當驚人,甚至連我們的大腦也很難理解。銀河系的大得不可思議,所以對於所有的意圖和目的,宇宙往往看起來是無限的。

但是,正如許多專家所指出的那樣,也正如思想實驗所揭示的那樣,如果我們的宇宙確實是無限的,那麼如果您在空間的任何單個點上望得足夠遠且足夠長,那麼最終您將落在一個光源上,即使它在宇宙的另一側。 但是,我們發現情況並非如此,鑑於我們對“大爆炸”的理解,加速的膨脹以及“宇宙微波背景”,人們普遍認為,宇宙實際上是有限的。 如果宇宙是無限的,那麼我們將永遠看不到星系和恆星之間的空白空間(黑色)。每個黑暗點都將充滿無限距離和深度範圍內的恆星或星系。

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宇宙微波背

在無限宇宙的情況下,我們的夜空將被永久照亮,但事實並非如此。同樣,基於宇宙的巨大,笨拙的比例,即使其中充滿了數萬億顆恆星和數千億個星系,絕大多數得空間還是完全空著的。儘管很難將其概念化,但一些專家認為,宇宙中物質的密度大約是每立方米一個氫原子! 如果我們將整個宇宙想象成一個紙板箱大小的立方體,並且所有的恆星,星系,行星,小行星和衛星都相當於這個盒子中的單個氫原子,那麼您就能理解什麼是宇宙空曠, 因此“無光的”宇宙空間就不會令你困惑。

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毫無疑問,在我們目前所能觀察到的範圍之外還有“更多”的宇宙,但是自大爆炸以來,沒有足夠的時間讓這些天體的光到達我們。更有趣的是,由於宇宙加速膨脹,不僅天體和星系以接近光速(在宇宙最遠的邊緣)離開我們,而且這些天體之間的空間也在以極快的速度遠離我們。這意味著宇宙的邊緣永遠地離我們越來越遠,實際上,它的移動速度快於光速!這意味著即使從現在起數十億年前,夜空仍將是黑暗的,因為我們的視線永遠無法趕上宇宙中最遠的點。

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宇宙加速膨脹

人為侷限

除了會影響宇宙總體黑度的宇宙物理方面(例如物質密度,膨脹速度)外,我們視覺的侷限性也存在。例如,人類只能看到可見光譜中的光。但是,在電磁光譜上,可見光譜是一個窄帶,在一側以伽馬射線,X射線和紫外線為邊界,而在另一側以紅外,微波和無線電波為邊界。

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電磁光譜

這些不同類型的輻射(光的形式)在整個宇宙中產生的,並在恆星之間被“泵出”,但是如果沒有專門的傳感器,我們將無法看到這些光。更重要的是,在宇宙的最開始-大爆炸(Big Bang)-現在所存在的全部質量幾乎都以無限的密度和溫度被容納,然後迅速開始向外擴張。最初,宇宙是如此不穩定,以至於原子甚至無法形成。因此,從理論上講,所有這些輻射,熱量和能量都將隨著宇宙的擴展而均勻地分佈在整個宇宙中,這意味著我們應該一直從各個方向體驗和見證它。

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可見宇宙

事實證明,在過去的138億年裡,大部分的輻射已經"冷卻",但它並沒有消失。如前所述,有一種叫做宇宙微波背景的東西,它本質上是大爆炸的餘輝,它幾乎均勻地存在於整個宇宙中。這種輻射非常冷,能量低,因此不在可見光譜中。如果人類能夠像看到可見光一樣看到如此低強度的無線電波,那麼天空就會無休止地為我們照亮。然而,基於恆星產生的光的質量,我們的視覺能力已經適應了,這讓我們看不到特定的輻射類型或範圍。

總結

看似無窮無盡的黑色太空可以感到孤立,但請記住,你用肉眼看到的只是位於外層空間最遠緣的恆星和星系的極小比例。即便如此,絕大多數空間都是真空,失去了任何能產生可見光的物體,讓我們親眼目睹。最後,如果黑暗的虛空使您失望,請記住,事實上,裡面充滿了光,只是那種光我們看不見!


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