大家好，我是扶摇，欢迎和我一起探索未解之谜。今天我们来探讨一下“漆黑太空背后的秘密”。
相信大家都曾在夜间仰望星空，看着满天繁星。中国古人还由此发展出了星象学，通过夜观天象，来判断人世间的吉凶。很多人也想当然地认为，如果人们来到太空，没有大气层的遮挡，那星空应该是更加璀璨的。然而事实却不是这样的。
当年美国阿波罗号宇宙飞船登上月球之后，人们看到宇航员们传送回来的照片，都呆住了。嗯？怎么宇宙背景一片漆黑？星星们都哪里去了？也正因为这个原因，曾经有人质疑，阿波罗号到底有没有登上月球啊。然而随着越来越多的国家进行了太空之旅，拍到了外太空的照片之后，人们发现，真是冤枉“阿波罗号”了，外太空真的是很黑的。
奇特的大气层
为什么反而在地球上可以看到无数的繁星呢？因为地球有大气层。大气层是围绕着地球的一层混合气体，随着高度不同，大气层所含有的元素不同，也表现出不同的特点。目前认为，大气层可大致分为对流层、平流层等多个层次。我们乘坐的飞机就是飞在平流层，因为这层大气流动较为平稳。而人类也利用增温层实现短波无线电通信，使远隔重洋的人们可以相互沟通。而散逸层之外，虽然仍有稀薄的气体和基本粒子，但一般就把它算作外太空了。
大气层是人类的保护伞，它帮助人类抵挡了有害的宇宙射线，免于地球变成火星那样荒凉的世界。这个大气层如同一个巨大的透镜，或者说一个巨大的遥视场，能够将遥远的恒星发出的光反映过来。说到这里，有些爱思考的观众就要问了，那漂浮在太空中的哈勃天文望远镜，还有那些国际空间站上的宇航员，不是也可以拍摄到布满繁星的星图吗？
那是因为，它们还没有真正离开地球的大气层呢。哈勃天文望远镜距离地面559公里，国际空间站距离地面大多在400公里左右，都没有超过散逸层。真超过散逸层了，除了太阳系的星体，就拍不到其它星星了。科学家就表示，太空飞船从外太空传回的原始照片，如果不经过后期处理，看上去就是一片漆黑。相信大家这个时候脑子里会浮现出大大的问号——这是为什么呢？星星们都去哪儿了？在回答这个问题之前，让我们先来谈一谈“奥尔伯斯悖论”。
奥尔伯斯悖论
“奥尔伯斯悖论”是由德国天文学家海因里希‧奥尔伯斯（Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers）在1823年提出来的。他当时思考的问题是，为什么夜空不是明亮的？当时人们普遍认为，我们可以观测以及感知的这个宇宙是静止不动的、无限大的，而且时间也是无限的。基于这点，奥尔伯斯就推断出，那么天空应该是明亮的，因为从数学上可以证明，将有无数的恒星覆盖天空的每个点，无论望向天上哪一位置都应该见到一颗恒星，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。
然而事实告诉我们，外太空不是明亮的，而是漆黑的。这又该如何解释呢？奥尔伯斯自己提出了一种假说。就是说宇宙不是透明的，里面有着黑暗的星体，比如不会发光的行星、宇宙尘埃、宇宙气体，由于它们的阻挡，极远处传来的光线就只能传播一段有限的距离，而不能到达地球。人眼睛能看到东西，是因为人眼感受到了可见光，如果光线都没到地球，当然也就看不见，就是黑的啦。
这个理论听起来似乎有些道理，但是物理学家出来抗议了。他们表示，根据热力学第一定律——能量守恒定律，这些所谓的阻挡物，就是行星、尘埃等等物质，最终会被加热，然后自己也变成了发光体。这样就又回到悖论的结论了：天空应该是明亮的。
在“奥尔伯斯悖论”提出后的一百多年内，人们一直在为之头疼，想找出合理的解释，但是总是四处碰壁。直到一位美国天文学家观测到了一种非常特别的宇宙现象，这个悖论才找到至少可以说得通的解释。这位天文学家就是大名鼎鼎的爱德温‧鲍威尔‧哈勃（Edwin Powell Hubble），哈勃天文望远镜就是以他的名字命名的，以向他表达敬意。
哈勃定律
哈勃最伟大的成就之一，就是发现了“哈勃定律”。他通过观测星系发现，星体远离地球的速度，与它们和地球之间的距离成正比。简而言之，就是一个星体离地球越远，那么它远离地球的速度越快。
那么哈勃是怎么发现的呢？这里就又得提到一个概念“多普勒效应”。多普勒是奥地利的一位数学家、物理学家。一次，他路过铁路交叉处时，恰逢一列火车从他身旁驰过，他发现火车从远而近时汽笛声变大，但音调变纤细，而火车从近而远时汽笛声变小，但音调变雄浑。他对这个物理现象感到极大兴趣，并进行了研究，最终发现，当声源离观测者而去时，声波的波长增加，频率变低，而当声源接近观测者时，声波的波长减小，频率变高。
不仅仅是声音，“多普勒效应”也可应用在光的运动中。这张图就是一张光谱，由上而下，波长由小变大。图中彩色的那么一小段，就是可见光，波长在这个范围的光，人才可以看见。这里不得不感叹一下，相比整个光谱，可见光的范围真是太小了，人眼能看到的东西实在是太有限了。这个宇宙中人眼看不到却真实存在的物质，比起人们能看到的，要多得多呢。
咱们继续说光的“多普勒效应”。当一个星体快速远离地球时，它发出的光波波长就会增加，而光谱就会向红色的一边移动，天文学上说叫做红移。反之就是蓝移。大家可以在网上找出天文望远镜拍摄并经过后期处理的星系图，会发现越是远离地球的星系，看起来颜色越偏红。再打个比方，我们现在看太阳，看到它发出的光是黄白色的，但是如果太阳一直远离我们而去，我们就会发现它的光变成了橙红，再远，就变成了红、深红、暗红……直到看不见。
哈勃通过观测星体运行的速度和方向，发现星星们都在远离我们而去，他判断出这个宇宙不是静止的，而是在不断膨胀的。
漆黑太空的原因
哈勃关于“宇宙膨胀”的观测结果，让科学家们为“奥尔伯斯悖论”找到了一个解答。按照当前科学界的说法，宇宙是在138.2亿年的大爆炸中形成的，然后不断膨胀，不断膨胀。如果大爆炸的那一刻，宇宙中一片光明，像恒星表面一样亮。随着宇宙的不断膨胀，星体之间的距离也就越来越大。现在有研究表明，宇宙在以超过光速的速度膨胀，那么，很多古老而遥远的星系，它们发出的光根本就没机会抵达地球了。还有很多星系，宇宙的膨胀导致来自它们的星光不断加快红移、红移。超过一定的距离，这些光都会转移到人眼可见光谱之外，从而使这些恒星都不可见了。
当然了，这些都是基于“宇宙大爆炸理论”而做的推理和解释。关于宇宙的诞生，其实还有不少有趣的理论与推想，以后有机会再和大家分享。
宇宙到底有多大
现在科学家已经普遍认可宇宙是有限的，那么这个宇宙到底有多大呢？我们来看一段视频。
这是月亮的直径，3,500千米。这是我们可爱的地球，直径13,000千米。太阳系最大的行星——木星，直径15万千米。和太阳比起来，还是那么不起眼。
当您觉得太阳已经很大时，请继续看下去，和宇宙中一些其它的恒星比起来，太阳的个头只能算个小弟弟。
盾牌座UY是一颗红特超巨星，半径是太阳的755倍。到这里，我们已经需要更换计量单位了，采用，以光日为单位，就是光速跑一天所经过的距离。
计量单位变成了光年。光速跑一年的距离。一光年大概有94,600亿千米。离太阳最近的恒星，距离也要4.2光年。以光年不断增大，无数的星系都被包含其中。
我们太阳系所在的银河系，直径介于10万光年和18万光年之间，估计有1,000亿到4,000亿颗恒星。然而银河系在宇宙中也只能算沧海一粟。
这令人想起，2,500多年前，释迦牟尼就曾说过：一粒沙中就有三千大千世界。如果把一个太阳系算作一个世界，这些看上去如同沙砾般大小的亮点，每一个里面就包含着难以计数的世界。释迦牟尼当时是如何知道这些的呢？难道他早已看到了宇宙的真相？
密密麻麻的宇宙巨网（Cosmic web）。而这才是56亿光年的距离。科学家把以地球为中心、向四面八方能够观测到的最远的范围，称为“可见宇宙”，这个范围是个球体。这个球体的直径目前被认为是920亿光年。
然而，这并不代表着宇宙的最终大小。加州理工学院前射电天文学家马库斯‧周（Marcus Chown）表示，可见宇宙的边缘应该是一个“宇宙地平线”的概念，就像海平线一样。人们看着海面，都知道比海平线更远的地方，还有海洋——在“宇宙地平线”之外，应该还有更多、甚至是无尽的星系。
如此震撼的画面，令人心生敬畏，心怀谦卑。让人不由地想起被誉为“现代科学之父”的牛顿的名言，以及他的一件趣事。
牛顿趣闻
牛顿是一位伟大的科学家，更是一位虔诚信神的人。他在出版其科学巨著《自然哲学数学原理》时，写了一段话，大意是说，整个宇宙如此尽善尽美，必定是伟大造物主的杰作。
然而，牛顿的好友哈雷，就是发现哈雷彗星的那个哈雷，对此不屑一顾，觉得哪里有神啊。有一天，他去牛顿家拜访，看到牛顿家有一架太阳系模型，中央是一个镀金的太阳，周围各大行星各自有序排列整齐，一拉手柄，各大行星立刻在自己的轨道运行，井然有序。
哈雷看到之后，赞不绝口，一边把玩，一边随口问道，这是谁做出来的呀？牛顿回答，没人制作，它就是由各种零件偶然间自己组成了。哈雷以为牛顿和他开玩笑呢，坚持要问到底是谁做的，还说，能做出如此精妙的模型，这个人一定是个天才。
牛顿拍着他的肩头说：“这个模型虽十分精巧，但比起真正的太阳系，实在显得微不足道。小小的模型你尚且相信一定有人制造。相比之下，这更加精妙亿万倍的大星系，岂不是造物主的杰作么？”
牛顿一席话，顿使哈雷恍然大悟……
好了，今天就和大家分享到这里。未解之谜，我是扶摇，我们下期再见。
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（责任编辑：王晓玉）
