深度解析“奥伯斯佯谬”：我们的夜空为何是昏暗的？

如果宇宙真的是无限大，有无穷多颗的星星，我们是不是应该看到无数的光点？那么夜空是否应该如白昼般闪耀？——这就是著名的“奥伯斯佯谬”。

为什么夜晚的天空是昏暗的？最新的观测结果证实，宇宙里有超过2万亿个星系，而每个星系的恒星数量以银河系的最低标准2000亿颗计算，可推算出的宇宙中的恒星总数为4000万亿亿颗。而这4000万亿亿颗恒星已经发出光子达数十上百亿年之久，宇宙岂不早就应该充满光子了？

奥伯斯佯谬示意图

德国天文学家威廉·奥伯斯（Wilhelm Olbers）在1820年代仔细思索过这个问题，后人称这个问题为“奧伯斯佯谬”。而在那之前的几个世纪，天文学家与哲学家非常纳闷夜空为何是昏暗的，以及昏暗代表的宇宙本质。事实证明，这些学者确实触及了某些深奥的道理。

奥伯斯佯谬（又称“夜黑佯谬”或“光度佯谬”），是由德国天文学家奥伯斯于1823年提出，1826年修订，指若宇宙是稳恒态而且无限的，则晚上应该是光亮而不是黑暗的。在此之前，类似的想法已由开普勒于1610年提出，后来于18世纪爱德蒙·哈雷及夏西亚科斯（Jean-Philippe de Cheseaux）的作品中逐渐成熟。黑暗的夜晚印证了宇宙并非穏恒态的，是大爆炸理论的证据之一。

假如宇宙是穏恒态而无限，而且有无数平均分布的发光星体，则无论望向天上哪一位置都应该见到一粒星体的表面，星与星之间便不应有黑暗的位置，黑夜时整个天都会是光亮的。

更确切的表述是，如果宇宙是稳恒态、无限大、时空平直的，其中均匀分布着同样的发光体，由于发光体的照度与距离的平方成反比，而一定距离上球壳内的发光体数目和距离的平方成正比，这样就使得距地球的距离──全部发光体的照度的积分不收敛，黑夜的天空应当是无限亮的。

宇宙全景图

两种作用能对奥伯斯佯谬给予解释：

宇宙的年龄是有限的和红移，而后者是最重要的效应。（即使在稳态宇宙理论的模型中，也推论出宇宙是无限老和空间是无边际的，但夜空依然是黑暗的。）

1、宇宙的年龄是有限的。

这个解释指出有限速度的光要游遍宇宙的空间本身就是矛盾的，当我们遥望远处的空间，其实就是在回顾历史。最后，我们仍只能观察到有限年龄的宇宙。

有趣的是，作出相同解释的还有诗人爱伦·坡在1848年的散文诗《我得之矣》，诗中他写道：

“星星是连续不尽的，然后背景的天空将呈现一致的光亮，就像银河所显示的——因为不会有绝对的点，在那所有的背景中，星星将不复存在。因此，在那些，在这样的事态下，唯一的模式，我们可以体会到我们的望远镜在无数的方向上发现空隙，将假设无形的背景，因为距离的遥远，光芒从未能到达我们。”

红移现象

2、红移。

以有限的宇宙年龄所提供的星光来照耀天空时，导出了另一个问题：为什么看不见任何一点大爆炸的贡献？这原因是大爆炸本身的辐射因为宇宙膨胀的缘故，已经红移到微波的波长，成为宇宙的微波背景辐射。宇宙的膨胀也限制了可观测宇宙的大小，这意味着在此之外的光线到不了我们所在之处，这在光学效应下创造了有限的宇宙。

3、其它解释。

也有人提出另一种解释（奥伯斯本人就曾这样解释），指宇宙并非透明，远处星光会被宇宙间黑暗的星体，尘埃和气体阻隔，令极远处的光线只可以传播一段有限的距离而不能到达地球。然而这并不能解决问题，因为根据热力学第一定律，能量必定守恒，故此中间的阻隔物会变热而开始放出辐射，结果导致天上有均匀的辐射，温度应当等于发光体表面的温度，也即天空和星体一样亮，然而事实上并没有观察到这种现象。

开普勒认为奥伯斯佯谬论证说明宇宙是有限的，或最少是只有有限数量的星体。

分形学权威本华·曼德博提出了另一种不需基于大爆炸理论的解释：他指出若星体是以分形方式在宇宙间分布（例如类似康特尘埃），不用大爆炸理论也能解释奥伯斯佯谬。但他的理论是用于展示分形理论多于解释夜黑问题，从天文学观测亦没有证据显示星体以分形模式分布。