奥伯斯佯谬

✍ dations ◷ 2025-10-02 03:02:51 #天文学,宇宙学,物理学悖论

奥伯斯佯谬(英语:Olbers' Paradox)又称奥伯斯吊诡、黑夜佯谬或光度佯谬,是由德国天文学家奥伯斯于1823年提出,于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·哈雷及契苏(Jean-Philippe de Cheseaux)等天文学家的研究中逐渐成熟。漆黑一片的夜空印证了宇宙并非稳恒态的,是大爆炸理论的证据之一。

假如宇宙是稳恒态而无限,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,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。

奥伯斯佯谬有两种解释:1.宇宙的年龄是有限的;2.红移现象。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。)

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(英语:Eureka (Edgar Allan Poe))》,诗中他写道:

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。(参考有限年龄的论据。)

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。

相关

  • 放线菌放线菌(Actinobacteria)是一类革兰氏阳性细菌,可栖息于水中或陆地上,虽然一开始被认定为土壤菌,但淡水中的种类可能比陆地上的更丰富,它们具有分支的纤维和孢子,依靠孢子繁殖,表面上
  • 相关不蕴涵因果相关不代表因果(英语:correlation does not imply causation)是科学和统计学经常强调的重要观念,意思是若两个事物(统计学上会用变数代表)有明显的相关时(即当一件事出现,另一件事也
  • 行性脊柱性肌萎缩症脊髓性肌肉萎缩症(英语:Spinal muscular atrophy,简写为SMA),是一种遗传性神经疾病。它会造成运动神经元退化、肌肉萎缩,肌肉无力,最终造成死亡。控制肌肉的运动神经里的某种蛋白质
  • 医疗器材医疗器械(Medical Device),在台湾称为医疗器材(Medical Device),又作医疗设备或医疗仪器(Medical Equipment),用于医疗工作的诊断(diagnosis)、监护(Monitoring)和治疗(treatment)。医疗器
  • 医疗科学学术中心医疗科学学术中心(又称:医疗科学合作伙伴联盟、医学学术中心)指由大学与医疗机构合作所组成的学术联盟,旨在进行生物医学研究、提供临床教学训练及医疗服务。类似合作伙伴常见于
  • 变形体变形体(amoeba),是一种通过伸长或收回伪足来改变自身形状的细胞或生物。变形体并不属于某个单一的生物分类,相反地,在许多真核生物中都能找到它们的存在。变形体细胞不仅存在于
  • 动态随机存取存储器动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)是一种半导体存储器,主要的作用原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特(bit)是1还是0。由于在现实中晶体管
  • 全志佑全志佑(韩语:전지우,1996年10月4日-),韩国女歌手,现为韩国男女混声团KARD成员,队内担当Color jokeR、领唱、副Rapper、领舞及忙内
  • 路德维克·弗莱克路德维克·弗莱克(波兰语:Ludwik Fleck,德语:Ludwig Fleck,1896年7月11日-1961年6月5日),是一位生于奥匈帝国伦贝格的波兰裔微生物学家、免疫学家及知识论学者。他以德文出版于1935
  • constexprconstexpr是C++11引入的关键字,用于编译时的常量与常量函数。声明为constexpr函数的意义是:如果其参数均为合适的编译期常量,则对这个constexpr函数的调用就可用于期望常量表达