黑夜为什么是黑的？

黑夜为什么是黑的？

Ken Croswell 著 Shea 译　　有时，天文学中最简单的问题却是最难回答的。　　太阳又下山了。玫瑰色的云在头顶上浮动，朱红与金黄又一次的出现在地平线上。家里都点上了灯，餐桌上蜡烛隐隐作亮，在晚霞的映衬下，街边的路灯就像是项链上的珍珠闪闪发光。黄昏越来越锋纳暗，星星出现了，它们一如既往的出现在这墨黑的穹顶之上。但是为什么夜空是黑的呢？　　这是一个简单的也许只有孩子才会问的问题，父母对此也许会不屑一顾，但是宇宙学家爱德华·哈里森（Edward Harrison）却野基御花了几十年的时间来研究这个看似简单的问题。“许多年前我开始对夜空的黑暗之谜产生了兴趣，”在《夜的黑》（Darkness at Night）这本书中他写道，“我常常思考宇宙为什么没有充满光，即使在我解决了这一问题之后也是如此。这个古老的谜题仍旧萦绕在我周围。有时几个小时，有时几天，我会重新思考这个问题，为大自然的力量和精妙所深深打动。”　　夜空为什么是黑的，乍一看很明显，因为太阳下山了。但是还有恒星在闪耀啊。如果宇宙是无限的，充满着无数颗恒星，那么夜晚将和白天一样的明亮。这种理论和观测之间的矛盾被称为奥伯斯佯缪，奥伯斯是19世纪的医生和天文学家。从彗星到宇宙学　　海因里·希威尔海姆·奥伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）每晚只睡4个小时。白天医治德国北部城市布莱梅（Bremen）的病人，为此他赢得了治愈霍乱的荣誉。晚上，他观测天空，寻找彗星，发现了最早发现的4颗小行星中的2颗。　　1823年，奥伯斯写了一篇宇宙学论文。他说，想象一下，如果恒星均匀的分布在宇宙空间里。离地球近的恒星，自然看起来就大，但远处的恒星数量多，因为在一个固定的视角下，距离越远空间就越大。奥伯斯证明数量巨大的远距离恒星弥补了它们较小的视尺寸，在给定半径的球壳中也能覆盖整个天空。如果宇宙是无限的，这样的球壳也将有无限多个，就意味着天空中将充满星星，夜空将会和白天一样明亮。　　奥伯斯写道：　　多幸运，大自然并没有颂岩这样安排事物。多幸运，地球并没有沉浸在耀眼的星光之中。否则，天文学仍将处于蒙昧的阶段。我们将无法看到星星，只有通过观测黑子来推断太阳的行踪，而月亮和行星仅仅是明亮背景上移动着的暗斑。　　那时，奥伯斯的工作并没有引起注意，同样夜晚的黑暗之谜也无人问津。英国人托马斯·迪格斯（Thomas Digges）赢得了这一荣誉。1576年，在其父所写的一本书（Prognostication Euerlastinge）的附录中，迪格斯提到了这个问题。这本书采用了以地球为中心的宇宙体系，但在附录中迪格斯却是哥白尼的支持者。而且他比哥白尼更进一步，他认为恒星散布于宇宙空间中。之后，他尝试解释为什么夜晚没有被星光照亮：　　无穷天球上的恒星发出无限的光芒。但是它们互相遮挡，而且距离相当遥远，于是星光就越来越弱。所以我们就看到了现在的景象。　　因此，迪格斯认为夜晚是黑的原因是遥远的恒星太暗弱以致于看不见了。尽管这个解释看起来是合理的，但它是错的。把所有看不见的恒星的光结合起来，可以达到能被看见的程度。事实上，肉眼可以看到仙女座星系，但是星系中没有一颗恒星亮到足以能让肉眼看到它。　　迪格斯认为宇宙是无限的，但是德国伟大的天文学家约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）却对此表示不满。开普勒认为无限的宇宙会使太阳迷失在茫茫的星海之中。他说，夜空之所以是黑的，是因为在我们居住的星际空间周围有一堵暗墙。　　一百多年后，爱德华·哈雷（Edward Halley）也思考了这一问题。1721年，在皇家科学院的一次演讲中，他提出了两个方法来调和无限而又充满恒星的宇宙，使它有一个黑暗的夜晚。第一，由于数学上的错误，他错误的认为远处大量恒星的光无法等效为近处少量恒星的光。第二，他重复了迪格斯的观点，看不见的恒星对于光没有贡献，“它们的光线……太弱，无法使我们感觉到。”所以，哈雷也没有给出夜晚为什么是黑暗的的答案。