2023年6月20日,海因里希·奥伯斯完成了一篇让他名垂青史的文章。他曾是眼科医生,但在妻子和女儿去世后,他放弃原来的工作,全身心地投入到对夜空的探索中。虽然奥伯斯是自学天文学,但他在学术界享有很高的声誉。他经常在家楼上的天文观测点,通宵达旦地仰望星空。在那个特殊的清晨,奥伯斯得出了一个奇怪的结论:基于当时对宇宙的所有认知,夜空不应该是黑暗的,整个天空都应该像太阳一样明亮。
这一结论,后来被称为奥伯斯佯谬。
和许多同时代的人一样,奥伯斯也追随牛顿和笛卡尔的思想,相信宇宙是无限的。因为如果宇宙是有限的、静止的,那么引力应该会把所有的恒星拉到一个中心点上;但如果宇宙是无限延伸下去的,那么平均来说,引力在各个方向上都是平衡的。但奥伯斯意识到,这个宇宙模型与观测结果不一致。在布满了无数恒星的无限宇宙中,无论我们在夜晚看向何处,我们的目光都应该落在恒星的表面。
因此,在1823年5月7日的文章中,奥伯斯提出:当时的宇宙学模型表明,天空中的每一点都应该和太阳表面一样明亮,不应该有黑夜。
在20世纪上半叶,在爱因斯坦广义相对论的推动下,许多关于宇宙的新理论得以发展。广义相对论以新的方式解释了引力、空间和时间。在20世纪下半叶,这些宇宙学理论开始通过观测得到验证。
1963年,英国天文学家彼得·舒尔认为,宇宙学是仅仅建立在“两个半事实”的基础之上的理论:事实1:夜空是黑的;事实2:哈勃在1929年发表的观测结果显示,星系正在远离彼此;事实2.5:宇宙中的一切可能随着宇宙时间的展开而演化。
1964年,英国宇宙学家爱德华·哈里森解决了这个矛盾。他指出,决定夜空亮度的主要因素实际上是恒星有限的寿命。在可观测的宇宙中,恒星的数量是非常庞大的,但也是有限的。这些有限的恒星燃烧的时间也有限,它们分布在巨大的体积上,让黑暗在恒星之间显现出来。后来,哈里森意识到,这个解决方案不仅爱伦·坡提出过,而且英国物理学家开尔文勋爵在1901年也提出过。
20世纪80年代的观测证实了爱伦·坡、开尔文和哈里森的结论。奥伯斯佯谬似乎也终于得到了平息。然而,谜题依然存在。去年,在冥王星轨道之外、远离内太阳系尘埃的位置,新视野号太空探测器发现,天空的亮度是预期的两倍。因此,天空黑暗的问题仍然存在,这是一个跨越了时代和文化的谜题。