為什麼夜空是黑暗的？

威廉姆斯學院伊本澤·費奇天文學教授凱倫·B·奎特如是說：

我們看到周圍都是恆星，那麼為什麼它們的光芒加起來沒有使我們的夜空——以及周圍的空間——變得明亮呢？德國物理學家海因裡希·威廉·奧伯斯在 1823 年以這種方式提出了同樣的難題：如果宇宙是無限大的，並且恆星（或星系）分佈在這個無限的宇宙中，那麼我們肯定會在我們看的任何方向上最終看到一顆恆星。因此，夜空應該是明亮的。為什麼不是這樣呢？

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事實上，答案遠比表面看起來深刻得多。多年來，人們對這個被稱為奧伯斯悖論的難題進行了許多解釋嘗試。其中一種說法涉及恆星之間以及星系之間可能存在的塵埃。其想法是塵埃會阻擋來自遙遠物體的光，使天空變暗。然而，實際上，落在塵埃上的光最終會加熱它，使其像原始光源一樣明亮地發光。

對這個悖論的另一個提議的答案認為，遙遠星系巨大的紅移——由於宇宙膨脹而導致它們發出的光波長變長——會將光移出可見範圍進入不可見的紅外線範圍。但如果這種解釋是真的，那麼較短波長的紫外光也會被轉移到可見範圍——但這並沒有發生。

目前對奧伯斯悖論的最佳解決方案包含兩個部分。首先，即使我們的宇宙是無限大的，它也不是無限古老的。這一點至關重要，因為光以有限的（雖然非常快！）速度，大約每秒 30 萬公里傳播。我們只有在物體發出的光有時間到達我們這裡之後才能看到它。在我們的日常經驗中，這種時間延遲微不足道：即使坐在音樂廳的包廂裡，您也會在交響樂團指揮實際舉起指揮棒後不到百萬分之一秒的時間看到她。

但是，當距離增加時，時間延遲也會增加。例如，由於無線電訊號（也是光的一種形式）在地球和月球之間往返需要時間，因此在月球上的宇航員與任務控制中心通訊時會體驗到 1.5 秒的時間延遲。大多數天文學家都認為宇宙的年齡在 100 億到 150 億年之間。這意味著我們可以接收到光的最遠距離在 100 億到 150 億光年之外。因此，即使有更遙遠的星系，它們的光也還沒有時間到達我們這裡。

答案的第二部分在於恆星和星系的壽命不是無限長的。最終，它們會變暗。由於較短的光傳播時間，我們將在附近的星系中更快地看到這種效應。這些效應的總和是，在任何時候，創造明亮天空的所有條件都不會同時滿足。我們永遠無法同時看到來自所有距離的恆星或星系的光；要麼來自最遙遠物體的光還沒有到達我們這裡，要麼如果它已經到達，那麼就必須經過如此長的時間，以至於附近的物體將會燃盡並變暗。