無論是過去還是現在,人們總是在夜深人靜的時候喜歡仰望星空.而生活中我們最常見的事情往往蘊含著最難解決的問題,夜空也是如此.為什麼夕陽西下之後,天空會是黑暗的而不能是其他顏色的呢?
很少有人會去思考這個問題,就像在牛頓之前很少有人去思考蘋果為什麼會掉落在地面上一樣.有人會說沒有光不自然就是黑暗的嗎?但答案或許不是我們心中想的那樣.
我們設想:宇宙中存在著無數顆能夠發光發熱的恆星,那麼地球無論自轉到哪一個方向,都應該能夠接受來自宇宙不同方位恆星所發出的光熱,即使是有與地球距離相對將近的太陽,地球的夜空也不會像現在這樣如此的黑暗才對.
或許是宇宙中存在大量的氣體塵埃,它們將恆星散發出的光熱全都吸收,地球的夜空就變得黑暗了.但是如果這些星際塵埃真的吸收了光熱,如此多的能像它們自身也會發出光亮,這樣一來不僅僅地球的夜空不該黑暗,宇宙也應該散發出微微亮光.
夜空為什麼是黑暗的?這個問題直到上個世紀才能看出一絲曙光,科學家們認為夜空之所以黑暗與宇宙不斷膨脹密切相關.
上個世紀的天文學家發現宇宙中的光譜線有紅移的現象,即波長變長,頻率變低.這個紅移現象恰好可以用多普勒效應來解釋,為了形象的解釋多普勒效應,我們用一個聲學的物理現象來闡釋.
日常生活中我們都有坐火車的經歷,細心的人會察覺出當一列火車朝我們迎面開來的時候,火車的鳴笛聲會越來越尖銳,而火車遠離我們而去的時候,聲音會變得越來越低直至消失無聲.我們以火車為聲源,聲源向我們移動時,聲音頻率會變大;而遠離我們時,聲音頻率會降低.
我們將上述理論運用在光學上,即光源遠離我們的時候,光波的頻率會降低,波長會變長,這就是紅移現象.這個現象揭示了河外星系在不斷離我們而去,換句話來說,宇宙在不斷膨脹.
在認識到宇宙在不斷膨脹之後,科學家對夜空黑暗的問題有了新的認知和理解.由於宇宙在不間斷的膨脹,宇宙中的天體間距離不斷被拉開,恆星發出的光熱會因為紅移現象致使能量減少.星系越遠,紅移愈大,發出的光就越黑暗.
還有一點就是光的傳播速度,儘管光是宇宙中速度最快的,但是其傳播速度也是有限的,即使是太陽發出的光亮也需要8分鐘才能到達地球,那麼距離地球很遠的其他星系或許要經歷幾億幾十億年才能夠到達地球.這個發現對於科學家研究宇宙起源有著很大的幫助.
從某種程度上來說,萬物都是有恆的,因為你可以在其他位置找到任何時刻發生的事情,我們現在所看到的夜空很有可能就是宇宙誕生初期階段時的場景.
科學的研究探索需要持之以恆的精神,人類科學技術不斷的進步,相信總有一天人類會破解關於宇宙的種種難題.
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