以下文章经 The Conversation 许可转载，The Conversation 是一家报道最新研究进展的在线出版物。
人们长期以来一直在问，为什么太空即使充满了星星仍然是黑暗的，以至于这个问题有了一个专门的名称—— 奥伯斯悖论。
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天文学家估计，在可观测宇宙中大约有 2000亿万亿颗恒星。其中许多恒星和我们的太阳一样明亮，甚至更亮。那么，为什么太空没有充满耀眼的光芒呢？
我是一名天文学家，研究恒星和行星——包括我们太阳系以外的恒星和行星——以及它们在太空中的运动。对遥远恒星和行星的研究有助于像我这样的 天文学家 理解为什么太空如此黑暗。
您可能会猜测这是因为宇宙中的许多恒星离地球非常遥远。当然，恒星离我们越远，看起来就越暗—— 一颗距离远10倍的恒星看起来暗淡100倍 。但事实证明，这并不是全部答案。
想象一个气泡
假设一下，宇宙非常古老，以至于即使是最遥远恒星的光线也有时间到达地球。在这种假想的情况下，宇宙中的所有恒星都完全静止不动。
想象一个以地球为中心的大气泡。如果这个气泡直径约为 10 光年 ，它将包含大约 十几颗恒星 。当然，在几光年之外，其中许多恒星从地球上看会非常暗淡。
如果您不断扩大气泡，直径扩大到 1000 光年，然后扩大到 100 万光年，再到 10 亿光年，气泡中最遥远的恒星将看起来更加微弱。但是，在越来越大的气泡内部，也会有越来越多的恒星，它们都在贡献光线。即使最遥远的恒星看起来越来越暗淡，但它们的数量会更多，整个夜空应该看起来非常明亮。
看来我又回到了起点，但实际上我离答案更近了一点。
年龄很重要
在假想的气泡图中，我让您想象恒星是不动的，并且宇宙非常古老。但宇宙只有大约 130亿年 的历史。
即使这在人类的时间尺度上已经是非常长的时间，但在天文时间尺度上却很短。短到足以让来自距离地球超过约 130 亿光年的恒星的光线实际上尚未到达地球。因此，地球周围包含我们能看到的所有恒星的实际气泡只延伸到离地球约 130 亿光年 的距离。
气泡中没有足够的恒星来填满每一条视线。当然，如果您朝天空的某些方向看，您可以看到星星。如果您朝天空的其他部分看，您就看不到任何星星。那是因为，在那些黑暗的地方，可能阻挡您视线的恒星离地球太远，它们的光线尚未到达地球。随着时间的推移，来自这些越来越遥远恒星的光线将有时间到达我们这里。
多普勒频移
您可能会问，夜空最终是否会完全亮起来。但这让我回到了我告诉您想象的另一件事：所有恒星都不在移动。宇宙实际上正在膨胀，最遥远的星系正以接近光速的速度远离地球。
由于星系移动得如此之快，来自它们恒星的光线被推移到人眼无法看到的颜色。这种效应被称为 多普勒频移 。因此，即使光线有足够的时间到达您这里，您仍然无法用肉眼看到来自最遥远恒星的光。而且夜空不会完全被照亮。
如果您等待更长的时间，最终恒星都会燃尽——像太阳这样的恒星寿命只有大约 100 亿年。天文学家推测，在遥远的未来——一千万亿年后——宇宙将变得黑暗， 只剩下像白矮星和黑洞这样的恒星残骸 。
即使我们的夜空没有完全被星星填满，我们仍然生活在宇宙生命中一个非常特殊的时期，我们很幸运能够欣赏到丰富而复杂的夜空，它充满了光明与黑暗。
本文最初发表于 The Conversation 。阅读 原始文章 。