为什么夜空是黑暗的? zt
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姑苏寒士 楼主
奥伯斯(1758~1840)出生于德国不来梅附近的一个小村庄,19岁那年到哥廷根学医。哥廷根大学的一个特色是学生享有学习的自由,学医的奥伯斯在那里也能跟着有“德国数学之师”之称的数学教授、天文台台长凯斯特纳学数学和天文学。毕业后,奥伯斯回到不来梅当医生,但他的真正兴趣是天文学。他白天行医,晚上则在改造成天文台的自家顶楼进行天文观测,天天如此,每天睡觉时间不超过4个小时。 奥伯斯还在上大学的时候发现了一个计算彗星轨道的方法,沿用至今。此后他共发现了5颗彗星,其中一颗后来以他的名字命名。1801年新年的晚上,意大利天文学家皮亚齐发现了第一颗小行星谷神星,再想进一步观察时却找不到它了,是奥伯斯在那一年的年底根据数学家高斯的计算重新发现了它,平息了谷神星是行星还是彗星的争论。奥伯斯本人后来发现了两颗小行星:1802年发现第二颗小行星小惑星,1807年发现第四颗也是最亮的一颗小行星灶神星。不过奥伯斯在现在最广为人知的,是在1823年提出了一个听上去很傻的问题:为什么夜空是黑暗的?如果宇宙是无限的,恒星均匀地布满天空,那么夜晚的天空也将和白天一样明亮。
2008年09月28日 09点09分 1
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姑苏寒士 楼主
实际的情况当然并非如此。这种理论和实际的矛盾,物理学上称为佯谬。奥伯斯指出的这个矛盾,后来就被称为奥伯斯佯谬。其实,它并不是奥伯斯首先提出的。1610年,伽利略用望远镜发现空中有无数肉眼看不到的恒星后,认为宇宙是无限的,恒星的数量也是无限的。开普勒不以为然,给伽利略去信指出,如果那样的话,夜空就不会是黑暗的。他打了一个比方。假如你站在无边无际的森林中向前看,不论你往哪个方向看,都只能看到一根根的树干连成一片挡在你的眼前,看不到任何间隙。只有当你是在一片小森林中时,才能透过树干的间隙看到外面的世界。同样的道理,如果宇宙是无限的,那么恒星将占据了天空的每一点,它们发出的光终将抵达地球,所有的恒星发出的光都将连成一片,就像我们在夏天看到的银河一样。既然实际情况是恒星彼此之间有黑暗的间隙,那就说明宇宙是有限的,透过这些间隙我们看到的是一堵包围宇宙的黑暗围墙。 但是后来的天文学家都相信宇宙在空间上和时间上都是无限的。怎么解决这个矛盾呢?18世纪初英国天文学家哈雷提出了一个容易想到的解决方案:远处恒星发出的光线在抵达地球时强度变得十分弱,无法被我们看到。但是这个解释是站不住脚的。虽然光线的强度按距离的平方而减少,但是在一个无限大的宇宙中,天空的体积也即恒星的数量将按距离的平方而增加,也就是说,在远处某一点恒星数量增加的比例恰好等于光强度减少的比例,二者互相抵消,总的光强度与距离远近无关。如果多数恒星都和太阳一样,天空的每一点都应该和太阳盘面一样亮。天球的面积是太阳盘面的18万倍,那么照射地球的星光亮度也应该是阳光的18万倍。
2008年09月28日 09点09分 2
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姑苏寒士 楼主
奥伯斯提出的解释是,太空并不是“透明”的,遥远恒星发出的光被弥漫在恒星之间的稀薄物质云给遮挡、吸收了。但是在热力学定律被发现之后,这个解释也经不起推敲了。根据热力学定律可知,假如有太空物质遮挡住星光,光能将会被吸收转化成热能,这些能量最终要重新被辐射出来,从而也要发光(虽然光的波长可能不同),天空仍然还是一片明亮。 要解决这个佯谬的唯一办法是否定其大前提,即宇宙不是无限的,因而恒星数量是有限的。但是这还不够。即使恒星数量是有限的,其数量也近乎无限,足以照亮整个夜空。1848年,美国小说家爱伦坡在一篇随笔中指出,唯一的出路是假定远处的星光还来不及照到地球上来。也就是说,宇宙在时间上有一个起点,而且宇宙的年龄还没有老到足以让我们见到所有远处恒星发出的光。 我们现在知道宇宙的年龄的确是有限的,宇宙是在大约137亿年前大爆炸形成的。而计算表明,要把地球的夜空全部照亮,要花上以亿亿亿年计的时间,远处的星光才能都抵达地球。显然我们的宇宙还太年轻了。 而且宇宙在不断地向各个方向膨胀,各个星系在互相远离,当然也都在远离地球。空间的膨胀导致光线在传播时波长被拉长,能量也因此降低了(波长与能量成反比)。这个现象称为“红移”,意思是可见光向能量较低的红光转变,而红光还会向能量更低的红外线、微波转变,所以遥远的星光在抵达地球时能量已低到不能被肉眼见到了。由于宇宙太年轻,所以夜空是暗的;而由于宇宙在膨胀,让夜空变得更暗。“为什么夜空是黑暗的?”这个问题其实一点也不傻,蕴含着宇宙的奥秘呢。
2008年09月28日 09点09分 3
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姑苏寒士 楼主
2008.2.15.(《中国青年报》2008.2.27)
2008年09月28日 09点09分 4
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这个详谬根本不成立.无穷多数量之和是有限的数量.在任何一点上, 无穷多的光线的总和的亮度是有限的.
2008年09月28日 10点09分 5
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这个问题不好玩。按经典光学,在理想情况下,如果宇宙是无限大的话,夜空应该是十分明亮的,亮的怕人。
2008年09月28日 10点09分 6
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囧~ 楼上两位能不能把文章读完再发贴?你们的问题文章里都讨论过了。
2008年09月28日 14点09分 7
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光波能穿过瞳孔我们才能感知到更正一个字
2008年09月28日 15点09分 9
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因为我们的视神经只能感知光波!如果是感知电磁波!那夜空就又是另一种影像了!不知道大家怎么看?
2008年09月28日 15点09分 10
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那个天文论坛网友还没看懂这个问题到底要讨论什么。又不是问大气层漫反射……
2008年09月28日 15点09分 11
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10L,射电望远镜的图像确实比光学图像“亮”一些,但是还是不是全亮的。所以还是回到了本贴的主题问题。
2008年09月28日 15点09分 12
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没有人想过日食是怎么造成的.
2008年09月28日 15点09分 13
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LS,有东西挡在我们跟太空之间,而那东西必然要吸收无数个恒星发出的能量,但却不辐射出来(否则如文章中所言还会是亮的),那么这些挡在我们跟宇宙之间的东西莫非是黑洞?
2008年09月28日 15点09分 14
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都不成立,正确答案是,因为光是会死的,死了就不会发光了.
2008年09月28日 15点09分 15
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没有人想过日食是怎么造成的.==========================你要提到日全食那就更对了
2008年09月28日 16点09分 16
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对在哪里阿?
2008年09月28日 16点09分 17
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也有可能是空间中充满了能量,占了宇宙总量的大部分,但是人所能感知的仅仅是高能部分,而低能部分现在没有手段探测。比较起高能部分,大部分空间就显得黑暗。
2008年09月29日 02点09分 18
level 7
呵呵,因为光还没有足够的时间到达我们这里.
2008年09月29日 08点09分 20
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