为什么夜空是黑暗的？

威廉姆斯学院伊本泽·费奇天文学教授凯伦·B·奎特如是说：

我们看到周围都是恒星，那么为什么它们的光芒加起来没有使我们的夜空——以及周围的空间——变得明亮呢？德国物理学家海因里希·威廉·奥伯斯在 1823 年以这种方式提出了同样的难题：如果宇宙是无限大的，并且恒星（或星系）分布在这个无限的宇宙中，那么我们肯定会在我们看的任何方向上最终看到一颗恒星。因此，夜空应该是明亮的。为什么不是这样呢？

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事实上，答案远比表面看起来深刻得多。多年来，人们对这个被称为奥伯斯悖论的难题进行了许多解释尝试。其中一种说法涉及恒星之间以及星系之间可能存在的尘埃。其想法是尘埃会阻挡来自遥远物体的光，使天空变暗。然而，实际上，落在尘埃上的光最终会加热它，使其像原始光源一样明亮地发光。

对这个悖论的另一个提议的答案认为，遥远星系巨大的红移——由于宇宙膨胀而导致它们发出的光波长变长——会将光移出可见范围进入不可见的红外线范围。但如果这种解释是真的，那么较短波长的紫外光也会被转移到可见范围——但这并没有发生。

目前对奥伯斯悖论的最佳解决方案包含两个部分。首先，即使我们的宇宙是无限大的，它也不是无限古老的。这一点至关重要，因为光以有限的（虽然非常快！）速度，大约每秒 30 万公里传播。我们只有在物体发出的光有时间到达我们这里之后才能看到它。在我们的日常经验中，这种时间延迟微不足道：即使坐在音乐厅的包厢里，您也会在交响乐团指挥实际举起指挥棒后不到百万分之一秒的时间看到她。

但是，当距离增加时，时间延迟也会增加。例如，由于无线电信号（也是光的一种形式）在地球和月球之间往返需要时间，因此在月球上的宇航员与任务控制中心通信时会体验到 1.5 秒的时间延迟。大多数天文学家都认为宇宙的年龄在 100 亿到 150 亿年之间。这意味着我们可以接收到光的最远距离在 100 亿到 150 亿光年之外。因此，即使有更遥远的星系，它们的光也还没有时间到达我们这里。

答案的第二部分在于恒星和星系的寿命不是无限长的。最终，它们会变暗。由于较短的光传播时间，我们将在附近的星系中更快地看到这种效应。这些效应的总和是，在任何时候，创造明亮天空的所有条件都不会同时满足。我们永远无法同时看到来自所有距离的恒星或星系的光；要么来自最遥远物体的光还没有到达我们这里，要么如果它已经到达，那么就必须经过如此长的时间，以至于附近的物体将会燃尽并变暗。