如果宇宙中最快的速度是光速,那为什么最先出现的总是黑暗?

这是我8岁的儿子问我的问题。

首先来说黑暗在宇宙中是不存在的。所谓的黑暗和光明是相对于人体识别系统和感观系统来说,是人为定义的一种概念。而感知宇宙和认识宇宙靠人眼是远远不够的。准确的说人眼也是一种设备,靠物体反射光进入眼底成像,经过大脑计算来识别判断物体的大小方向远近。但这并不是唯一的方式,比如蝙蝠靠的就是声波。医院的CT,X光识别的却是人眼看不见的。但问题是出于一个八岁孩子,他的理解能力十分有限。眼睛闭上了,所有的光都无法反射了,黑暗就来临了。

其实这个问题就是历史上经典的“光度佯谬”。就是宇宙中那么多的恒星,为什么夜空反而那么黑暗。

现代宇宙物理已经给了很好的解释:由于宇宙整体在膨胀,所以从总体上看,所有的光,其光源都在远离地球,根据多普勒效应(火车驶来音尖,远离音沉),光源既然在远离,也会像火车的声音一样,发出的光波变得频率变低,对于我们观测者而言,就是“红移”,也就是颜色会向红端移动,蓝的变黄,黄的变红,红的变红外,变得越来越暗。

宇宙太过于庞大,极远的恒星的到达地球的光在极长的旅途中,波长拉长,而你知道红光的波长是7000A,而红外线的波长比这更长,而红外线我们是看不见的,当恒星的光到达地球时波长已经长到这种光已经为不可见光,因而人们就看不见了,而恰恰远的恒星很多,大部分来到地球的光波长已长到为不可见光,人们看不见了,没有可见光反射到人的眼睛了,因而宇宙就是黑的了。

所以,虽然宇宙中光总量很大,但到达地球的时候,波长很长,能量很小,几乎很难看见了。

还有一种说法就是近几年比较火的暗物质学说,就是宇宙空间充满暗物质和反物质,将光线吸收或者隔绝了,所以我们看到的宇宙就是黑暗寂寥的。

2022-02-15

2022-02-15