奥伯斯佯谬:若宇宙是稳定,无限且时空平直的,而且有无数平均分布的发光星体,则无论望向天上哪一位置都应该见到一粒星体的表面,星与星之间便不应有黑暗的位置,黑夜时整个天都会是光亮的。
“如果宇宙是无限大”,
但很显然,宇宙不是。
用一个最简单的模型估算一下就知道了
假定恒星间的平均距离是5光年(约1.5亿光秒),假定恒星的平均直径10光秒(相当于太阳的2.3倍),前者的投影面积是后者的250万亿倍。
也就是说,宇宙半径至少在1250万亿光年以上,且整个宇宙中以5光年的间距充满了恒星,才可能实现“无论望向天上哪一位置都应该见到一粒星体的表面”。
而我们目前已知的可观测宇宙半径是465亿光年。
从地球近地轨道环顾太空,恒星连0.01%的面积都没有填满呢。
另外,人类的视力不足以分辨绝大多数恒星的光亮。
人肉眼能看到的视星等是6,而太阳的视星等为-26.7,根据星等的计算公式:
dM=5xlg(d0/d)
人类能看清与太阳同规格恒星的距离只有约55光年
奥伯斯佯谬是由德国天文学家奥伯斯于1823年提出,该理论指出若宇宙是稳定,无限且时空平直的,而且有无数平均分布的发光星体,则无论望向天上哪一位置都应该见到一粒星体的表面,星与星之间便不应有黑暗的位置,黑夜时整个天都会是光亮的。
(应评论要求,此动图密恐警告)
但是该佯谬却和现实中观测到的——夜晚的天空是黑暗的并不符合,于是科学家们便提出对该佯谬的两种解释:
这个解释指出有限速度的光要游遍宇宙的空间本身就是矛盾的,当我们遥望远处的空间,其实就是在回顾历史。最后,我们仍只能观察到有限年龄的宇宙。
这个解释指出我们看不到远处的星光,是因为远处恒星因为宇宙膨胀而不断远离我们。因此其发出的光线也不断红移,已经超出了可见光波段到达了红外线乃至微波波段,人眼也就看不到了。
(此前这段宇宙微波背景辐射内容有误,宇宙微波背景辐射是大爆炸时代产生的,在此道歉)
有一些答主提到了宇宙中有障碍物,使宇宙并非透明,远处星光会被宇宙间黑暗的星体,尘埃和气体阻隔,令极远处的光线只可以传播一段有限的距离而不能到达地球。(这也是奥伯斯本人对该佯谬的解释)
然而这并不能解决问题,因为根据热力学第一定律,能量必定守恒,故此中间的阻隔物会变热而开始放出辐射,结果导致天上有均匀的辐射,温度应当等于发光体表面的温度,也即天空和星体一样亮,然而事实上没有观察到这种现象。
参考资料:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A5%A7%E4%BC%AF%E6%96%AF%E4%BD%AF%E8%AC%AC
其实我看到这个题目描述的时候的确有理解到“全球各地的光为什么无法到达黑夜中的空旷平原?”这个意思。
但是转念一想又觉得题主不会这么蠢吧不知道地球是圆的......
所以如果题目的意思是为什么全球各地的光无法到达黑夜中空旷的平原,那么答案就是:
地球是一个近似球体,而光在均匀介质中沿直线传播。
这个问题可以有确切的物理学解释,首次系统阐述这个问题的科学家叫海因里斯·奥伯斯。他提出的问题是:“夜空为何一片漆黑?”早期的假设有:宇宙的尺度有限,光传播越来越弱,恒星之间的光彼此遮挡,宇宙尘埃遮挡恒星的光等等。然而这许多都是错误的,在时间无限的假设下都无法成立。
首先光是直线传播,由于地球是球体,你无法观察到世界各地的光。然后站在宇宙角度探讨这个问题:
一、宇宙大爆炸
宇宙诞生于一次大爆炸。哈勃定律,宇宙轻元素丰度,微波背景辐射等观测数据都支持这个理论。故宇宙的时间、空间尺度是有限的。
二、宇宙膨胀
由于宇宙大爆炸后的膨胀,导致一些久远的天体在加速远离我们。由于多普勒效应,其发出的光不断红移,甚至有的根本无法传到地球,这导致了可观测宇宙存在边界(直径910亿光年)。
三、微波背景辐射
即便没有任何光源,也不是彻底漆黑。宇宙大爆炸最开始的光,以微波背景辐射的形式弥漫在宇宙,如果肉眼能看到,那自然不是一片漆黑。
国家每秒印制超过30000元,可为什么你站在家门口依旧是囊中羞涩一毛没有?
因为本来就半毛钱关系都没有。
题目明明是世界各地,结果大家一个劲的科普宇宙恒星,背景辐射。
可能不是一个世界吧,我的世界各地只有地球。各位大佬的世界各地包含了整个宇宙。
真的是好有意思。在座的各位看到世界各地这四个字,有人会想到宇宙吗?知乎真的是人才辈出的地方啊。
人家从世界各地跳跃到浩瀚宇宙那叫干货,好!
我从光速看见光到印钞速度赚到钱,就叫垃圾。
各位知乎小将,双标666。
这不就是罗辑的那个互相毁灭的按钮么??
人类会恨你的,谁掌握了这个东西谁就暴君。
任何人没有反抗的能力。
基于人类的不理性,最后的结果肯定是地球爆炸,顺便把太阳也炸了。