奧伯斯佯謬

维基百科，自由的百科全书

銀河背後，就是漆黑的夜空。

奧伯斯佯謬由德國天文學家奧伯斯於1823年提出，於1826年修訂，是指若宇宙是穏恆態而且無限的，則晚上應該是光亮而不是黑暗的。在此之前，類似的想法已由克卜勒於1610年及夏西亞科斯於十八世紀提出。黑暗的夜晚印證了宇宙是非穏恆態的，是大爆炸理論的證據之一。奧伯斯佯謬又稱夜黑佯謬和光度佯謬。

[编辑] 假設

假如宇宙是穏恆態而無限，而且有無數平均分佈的發光星體，則無論望向天上哪一位置都應該見到一粒星體的表面，星與星之間便不應有黑暗的位置，黑夜時整個天都會是光亮的。

更确切的表述是，如果宇宙是稳恒，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，这样就使得对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。

[编辑] 解釋

因為光速有限，看起來愈遠的星體年代就愈久遠，故此星體在空間平均分佈亦代表在時間上平均分佈，而無數平均分佈的星體就表示宇宙已存在了無限長的時間，而且星體的性質一直沒有大改變。宇宙的有限年龄是解释奥伯斯佯谬最重要的一点。

[编辑] 科學解釋

克卜勒認為奥伯斯佯谬論證說明宇宙是有限的，或最少是只有有限數量的星體。

因為光速有限，遠處的星光最遠亦只能傳送至以其年龄为光年量度的有限距離，故此我們仍未能看見這些極遠處的星光，即可观测宇宙是有限的。這想法最先由愛倫·坡於1848年提出。[1]最廣為接受的大爆炸模型指出宇宙年齡約有137億年，因此光線最長亦只能傳送了137億光年之遠。故此，即使在地球以外任何方向都存在星體，超過這個距離的星體光線仍未能傳送到地球。

但因為大爆炸的光線強得不可思議，而且向每一方傳播，以上解釋未能完全解決夜黑的問題。然而在廣義相對論之下，大爆炸產生的光線被大幅紅移而成為低能量的宇宙微波背景輻射，故此對奧伯斯佯謬的真正解釋，是一切遠處的星光都被紅移，而並非直接基於有限的宇宙年齡 (雖然在很多理論中紅移和宇宙年齡都有關係)。

[编辑] 其它解釋

也有人提出另一種解釋（奥伯斯本人就曾这样解释），指宇宙並非透明，遠處星光會被宇宙間黑暗的星體，塵埃和氣體阻隔，令極遠處的光線只可以傳播一段有限的距離而不能到達地球。然而這並不能解決問題，因為根據熱力學第一定律，能量必定守恆，故此中間的阻隔物會變熱而開始放出輻射，結果導致天上有均勻的輻射，温度应当等于发光体表面的温度，也即天空和星体一样亮，然而事實上沒有觀察到這種現象。

分形學權威曼德勃羅提出了另一種不需基於大爆炸理論的解釋。他指出若星體是以分形方式在宇宙間分佈 (例如類似康特塵埃), 不用大爆炸理論也能解釋奧伯斯佯謬。但他的理論是用於展示碎形理論多於解釋夜黑問題，從天文學觀測亦沒有證據顯示星體以分形模式分佈。