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在黑暗的宁静中，我们仰望着无垠的夜空，被它那无限的神秘和壮丽所征服。夜空是一个浩瀚而神秘的领域，它令我们感叹宇宙的无边无际和我们在其中的微小存在。随着太阳的西沉，夜幕渐渐降临，一颗颗璀璨的星星点亮了黑暗的天穹，勾勒出了一个令人屏息的画面。当我们抬头仰望夜空时，我们被漆黑的背景所包围，上面点缀着无数的星星。这些星星，有些像闪烁的钻石，有些像微小的火花，有些则散发出温暖的黄光。它们以各种不同的亮度和颜色闪耀着，仿佛在向我们述说着一个无比古老而神秘的故事。我们沉浸在这个宏伟的星空中，感受着它们的力量和美丽。然而你有没有想过夜空为什么是黑的？这个问题乍一看很奇怪，夜空不是黑的难道是白的吗？事实可能让你感到绝望。静态宇宙20世纪初，静态宇宙的理论横行天下。静态宇宙是指一个不随时间变化的宇宙模型。在静态宇宙模型中，宇宙的结构、密度和分布都保持不变，时间没有起源和终结，也没有膨胀或收缩的过程。爱因斯坦就曾在他的广义相对论中引入了一个被称为宇宙常数的项，用来抵消引力的作用，以使宇宙保持静态状态。然而早在19世纪，德国天文学家奥伯斯就对这个理论发出了挑战：如果宇宙是稳恒、无限大且均匀分布着发光体，那么从任何一个方向望向天空，我们应该能够看到一颗发光体的表面。由于光的照度与距离的平方成反比，而在一定距离上的球壳内的发光体数目与距离的平方成正比，这意味着我们应该能够看到无限多的发光体，导致整个天空都应该是光亮的，而不是黑暗的。简单来说，由于光在真空中传播时不会衰减或损耗，它以恒定的速度传播，并且不会因为传播距离的增加而减弱。宇宙中有无数恒星，它们的光照之和应该足以照亮我们的夜空，夜空不该是黑的而应该是明亮的。尘埃阻挡并不成立对宇宙有些了解的人会认为，可能是宇宙中的尘埃和气体等物质吸收或阻挡了光线，使得遥远恒星的光无法抵达地球。奥伯斯本人实际上也是这么认为的，但这次他错了。根据热力学第一定律，能量必须守恒。那么光线无论是被阻挡还是吸收，阻隔物都会变热而且发出辐射，这个辐射同样足以遍布天空并且发出和星体一样的光亮，然而矛盾的是夜空是黑的，并没有这种光亮产生。对此开普勒认为宇宙是有限的或者说恒星的数量是有限的，因此不足以照亮夜空。但这种说法也站不住脚，因为有限的恒星依然足以照亮夜空。星体以分形方式存在？分形几何学的先驱和重要贡献者本瓦·曼德勃罗试图用分形几何学来解释这种现象。分形是一种几何形态，具有自相似的特征，即它的局部部分与整体具有相似的结构。具体来说，分形分布意味着无论我们放大或缩小星体的观察尺度，我们都能够看到相似的分布模式。例如，如果我们观测一个星系群的分布，并且发现在更小的尺度上，星系群中的星系依然以类似的模式分布，这就表明存在分形性质。曼德勃罗提出了类似康特尘埃的分形模型作为一种可能的宇宙星体分布模式。康特尘埃是一种经典的分形结构，由一系列自相似的线段组成，可以无限细分。曼德勃罗认为，如果星体的分布遵循类似康特尘埃的分形模式，那么远离我们星体的光线会经过无限次的散射和吸收，使得其光线变得非常微弱，无法填满整个天空。然而，目前没有观测到直接证据显示星体以分形模式分布。星系和星体的分布通常更倾向于遵循统计规律，如大 尺度结构的网状分布或者星系团的集中分布。曼德勃罗无法解释夜空是黑的这一现象，真正解决这个问题的是哈勃在1929年的新发现。宇宙学红移哈勃这个名字相信大家都不陌生，著名的哈勃望远镜就是以他的名字而命名的。1929年，哈勃在观测中发现，距离我们越远的星系远离我们的速度越快，其中红移与距离呈现出线性关系，这个发现主要就是通过红移现象发现的。红移现象在物理学和天文学领域中具有重要的意义。它最初是针对机械波而言的，即一个相对于观察者运动的物体，离得越远发出的声音越弱，波长变得较长。这类似于日常生活中的例子，当一辆车从我们面前驶过时，当它离我们越来越近时发出的声音更加洪亮，波动频率越高，波长就越短。当它离我们越来越远时，声音就会越来越小，波长越长。这种现象被推广到电磁波中，包括光波在内。光是一种电磁波，不同颜色的光对应着不同的波长和频率。红移现象指的是物体发出的电磁辐射频率降低的现象，即波长变长、频率降低。在可见光波段，红移表现为光谱的谱线朝红色端移动一段距离。红移现象有不同的类型。其中多普勒红移是由于物体相对于观察者的速度而产生的，类似于声音的多普勒效应。当一个物体以较高的速度远离我们时，光的波长会拉长，导致红移。最开始哈勃也简单地认为观测到的是多普勒红移，但随后两者之间的线性关系让他发现事情并不简单。哈勃采用了广义相对论空间尺度扩张的宇宙论模型来解释，最终的结论是光子在通过扩张的空间时被延展，产生了宇宙学红移。换言之宇宙在膨胀，远处的星系不是在迅速远离我们，而是中间的空间在延展。两者之间的关系就像没吹气的气球上的两点，在吹气后两点的距离变长但实际两点本身没有运动。这就完美解释了奥伯斯的问题，由于宇宙在膨胀，遥远星系的退行速度将超过光速，它们发出的光再亮我们也观测不到，因为光根本无法到达地球。宇宙大爆炸理论宇宙学红移使得大爆炸理论有了理论基础。天文学家和物理学家们纷纷接受了大爆炸理论，连爱因斯坦也坦然承认了曾经的错误，称当初引入宇宙常数来修正方程是“一生中最不可原谅的错误”。根据目前的大爆炸理论，宇宙起源于一个极其高密度和高温的初始状态，通常称为宇宙奇点或奇点。在这个奇点之后，宇宙经历了一次巨大的膨胀，被称为宇宙大爆炸。现代天文学家通过观测和计算，发现宇宙已经膨胀了137亿年，因此通常认为宇宙起源于137亿年前。在这个起点之后，宇宙经历了一个急剧膨胀的阶段，被称为暴涨（inflation），在极短的时间内，宇宙的体积迅速扩张了很多倍。暴涨解决了一些宇宙学上的难题，如平坦性问题和宇宙微波背景辐射的均匀性。在暴涨之后，宇宙继续膨胀，并逐渐冷却下来。在膨胀的过程中，物质和能量逐渐分离，形成了原子、星系和星系团等宇宙结构。按照这个理论，人类观测到的宇宙范围其实早已被界定，而且永远都难以得到改变。在视界之外的星系将因为膨胀离我们越来越远，我们观测到的始终是一个固定的范围。古时候我们嘲笑井底之蛙，又岂知我们自己不是井底之蛙呢？更为绝望的是宇宙膨胀很可能是有尽头的。科学家们推测，未来宇宙很可能只有两种结果，一种是当宇宙的熵达到了极限时，所有能量将被转换为热能，宇宙将因此陷入死寂，这就是热寂。另一种是膨胀到一定程度后，宇宙会转而开始收缩，而且收缩的速度将会越来越快，最终将宇宙中所有物质全部碾碎，重新变成一个奇点，直到未来成为下一个宇宙。结语宇宙学红移虽然解决了夜空为何是黑的这个问题，但它却揭露了一个更令人绝望的现实问题。今后宇宙是会继续膨胀还是会收缩？它何时回到达那个临界点？人类的命运又该何去何从？最后，由于平台规则，只有当您跟我有更多互动的时候，才会被认定为铁粉。如果您喜欢我的文章，可以点个“关注”，成为铁粉后能第一时间收到文章推送。
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