我喜欢看似简单的问题——简单到甚至问出来都觉得傻的问题——却能引出深刻的，甚至是宇宙级的见解。
例如：为什么夜空是黑暗的？
我可以想象你读到这里会想，“真的吗？这很深刻？”
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是的。是的，它是深刻的。我也可以想象你心想，“但是答案显而易见！星星的数量是有限的。距离较远的星星更暗淡。所以它们之间有很多黑色空间，而且那里没有任何东西会被它们照亮。当然夜空是黑暗的。”
但是这个答案是错误的，或者充其量是不完整的，而且实际情况甚至对一个世纪左右以前的著名科学家来说也不是显而易见的。而且第一个解决这个谜题的人——或者至少，第一个给出正确的书面科学答案的人——几乎肯定不是你想的那个人！
需要明确的是，夜空并非完全黑暗。即使在最黑暗的地方，地球大气层也会发出微弱的光芒。然而，我们在这里谈论的是宇宙学上的黑暗：宇宙本身处于未被照亮的状态。即使如此，仍然存在一些背景光源——遥远的恒星和星系太小太暗，无法单独看到——但与太阳表面相比，天空看起来仍然非常黑。
这可能看起来像是一个极端的比较，但事实并非如此。这正是问题的核心。
历史上，天文学家坚持宇宙在时间和空间上都是无限的想法，永远延伸下去。它一直存在，也将永远存在。它是静态的，不变的。
有理由相信这一点，特别是如果你是比如 19 世纪的天文学家。你可能会认为银河系就是整个宇宙，并且以上帝的名义，它日复一日地没有变化。哦，当然，你会说月亮经历了盈亏圆缺；每个行星，忠实于该词的希腊词源，在天空中游荡等等。但是星星总是存在，并且一直存在。
然而，这个想法引出了一个问题：如果宇宙在空间上是无限的，并且恒星均匀分布在整个宇宙中，那么天空应该是明亮的——非常明亮的，基于其几何形状。
假设你数出所有位于以地球为中心的薄球壳中的恒星，球壳壁厚一光年，距离为 1000 光年。如果你观察另一个距离是两倍（2000 光年）且厚度相同的球壳，数学计算表明它的体积将是原来的四倍，因此其中恒星的数量也是原来的四倍。像这样的薄球壳的体积随着其距离的平方而增加。
然而，它离得更远，这意味着恒星会更暗淡。这遵循平方反比定律：亮度随着距离的平方而下降。因此，一颗距离是原来两倍的恒星的亮度将是原来的四分之一。
这意味着你选择的任何球壳看起来都与其他球壳一样明亮，无论其距离如何。无论远近，体积的增加和亮度的降低正好相互抵消。
好吧，这很好。但请记住，在我们的 19 世纪思维中，宇宙是无限的——这意味着有无限数量的球壳和无限数量的恒星。在这种情况下，无论你向外看多远，你的视线总是会击中一颗恒星，无论你观察的天空区域有多小。这意味着整个天空应该像恒星一样明亮！
不想让你太难接受，但事实并非如此。天空是黑暗的。这怎么可能呢？嗯，你可能会争辩说，太空中存在星云、尘埃和气体云。这些可能会阻挡来自更遥远恒星的光，使天空保持黑暗。
可悲的是，这行不通。这些云会吸收所有辐射而升温，并很快像任何恒星一样发光。你并没有通过添加星云来解决问题；你只是稍微推迟了它。而无限的宇宙是有耐心的。很快，到处都会一直明亮，而你又回到了原点。
我们将这种看似黑暗天空的矛盾称为奥伯斯悖论，以德国天文学家海因里希·威廉·马蒂亚斯·奥伯斯的名字命名，他在 1823 年的论文《Über die Durchsichtigkeit des Weltraums》（《论空间的透明性》）中写到了它。我要指出的是，按照西方的命名传统，尽管奥伯斯不是第一个想到或写到它的人，但它还是被这样称呼——这个问题已经存在了几个世纪，16 世纪的英国天文学家托马斯·迪格斯在提出宇宙本质上可能是无限的时就讨论过它。
许多学者研究了这个问题，但没有人提出对奥伯斯悖论的合理科学解决方案。然而，这种情况在 1848 年发生了改变，当时一位美国作家发表了一篇题为 Eureka: A Prose Poem 的文章。文章中，他提出宇宙的范围不是无限的，并且由于光速也是有限的，因此根本没有足够的时间让所有光线到达我们这里。
因此，在这种情况下，我们能够理解望远镜在无数方向上发现的空隙的唯一方式是假设不可见的背景距离如此遥远，以至于来自它的光线尚未到达我们这里。
尽管这篇文章没有提供定量的数学解决方案——那会在几十年后由著名的英国物理学家开尔文勋爵（威廉·汤姆森）提出——但它在原则上是正确的，构成了正确解释的两个关键部分之一。
这篇文章的作者是谁？埃德加·爱伦·坡。我敢打赌你再也不会用同样的方式看他了。
答案的另一部分是相似的，即宇宙并非一直存在。在 20 世纪早期，天文学家已经怀疑宇宙远大于银河系，变得更加确定。宇宙膨胀的发现推翻了静态宇宙假设，即宇宙是不变的观点，并与其他观测结果一起，为当前的大爆炸模型铺平了道路。大爆炸模型并不排除空间无限的宇宙，但为了支持坡的猜想，它确实预测了一个开始，一个宇宙的第一天。最终，我们只能看到那么远，来自太遥远恒星的光线无法到达我们这里。
有趣的是，即使宇宙发生在稳态宇宙中，宇宙的膨胀仍然可以解释夜空的黑暗。如果整个宇宙真的在不断变大，那么在离地球一定距离的地方，这种膨胀会以太快的速度将恒星带走，以至于它们的光无法到达我们这里。因此，与其说黑暗的天空证明了大爆炸模型，不如说大爆炸是理解正在发生的事情的关键方面。
现在我们知道宇宙大约在 138 亿年前开始形成，这限制了我们能够看到物体的最远距离。宇宙的膨胀也使它们的光线变暗，因为它们在到达我们这里时会损失能量（产生宇宙红移）。此外，恒星的寿命是有限的，一旦所有星云气体都被消耗殆尽来制造它们，宇宙就会变暗，随着时间的推移，夜空会变得更加黑暗。
开尔文勋爵本人说过，科学中不存在悖论；它们是由于我们理解有限而产生的虚幻冲突。我们对宇宙了解得越多，所谓的悖论本身就越变得黯淡并消失。