宇宙太年輕

肖 全

夜晚的天空為什么是黑的?很多人根本不用動(dòng)腦筋就能回答：因?yàn)樘?yáng)下山了。實(shí)際上，真相遠(yuǎn)沒(méi)有我們想象的這么簡(jiǎn)單。道理很簡(jiǎn)單，在浩瀚的宇宙中，太陽(yáng)并不是唯一，除它之外，還有著無(wú)數(shù)顆同樣的恒星，并且這些恒星也同太陽(yáng)一樣，源源不斷地在發(fā)光。那么，當(dāng)太陽(yáng)在夜晚暫時(shí)“拋棄”地球之后。我們的夜晚理應(yīng)還被許許多多的恒星眷顧才對(duì)。只是，它們的照耀為什么就沒(méi)能給我們一個(gè)明亮的夜空呢?

也許有人會(huì)說(shuō)，“夜晚的天空為什么是黑的”這個(gè)問(wèn)題有些無(wú)聊，或者充其量是個(gè)比較讓人頭痛的哲學(xué)問(wèn)題。事實(shí)上，這是經(jīng)典宇宙學(xué)中一個(gè)著名的問(wèn)題，數(shù)千年來(lái)，困擾著一代又一代的科學(xué)家。

19世紀(jì)，德國(guó)的天文學(xué)家奧伯斯也為此絞盡腦汁，最后得出了著名的“奧伯斯悖論”。他指出，按照靜止均勻、無(wú)限的宇宙模型，天空中散布著無(wú)數(shù)個(gè)均勻分布的發(fā)光恒星，考慮到所有星光在宇宙中任一點(diǎn)的光照總和，以及近距離恒星對(duì)后面星光的遮掩效應(yīng)，整個(gè)天空應(yīng)像太陽(yáng)一樣明亮，而實(shí)際上的夜空卻是黑暗的。這種理論上的推論和實(shí)際觀察的結(jié)果形成的矛盾就是所謂的奧伯斯悖論。

奧伯斯對(duì)“夜晚的天空為什么是黑的”這個(gè)問(wèn)題做了總結(jié)，卻沒(méi)有找到有說(shuō)服力的答案。而自他之后，一批又一批的天文學(xué)家試圖解決“奧伯斯悖論”，他們提出了各種各樣的理論，目的只有一個(gè)，那就是弄明白“宇宙中那些光到底去了哪兒”。

有的天文學(xué)家認(rèn)為，星空中存在著許多吸光物質(zhì)，這些物質(zhì)吸收了來(lái)自恒星的星光，使天空黑了下來(lái)。這就是所謂的“物質(zhì)吸光”理論。而事實(shí)卻是：空間中的吸光物質(zhì)在遮擋光線的同時(shí)，也會(huì)被光線加熱進(jìn)而發(fā)光，它們將會(huì)和恒星一樣的明亮，就像大雨中的樹葉。一開始還能保護(hù)地面不受雨淋，可不久雨水便從葉子上滴落下來(lái)，最終地面還是會(huì)被濕透的。

有人則想當(dāng)然地把宇宙分成幾個(gè)區(qū)。他們首先找到了奧伯斯的理論中的一個(gè)“缺陷”，即奧伯斯假設(shè)了一個(gè)前提，那就是“恒星均勻分布在宇宙中”，但實(shí)際上恒星分布并不均勻。有些區(qū)域恒星密集，亮度自然就高，于是就形成了宇宙中的亮區(qū)。而有些區(qū)域呢。因?yàn)楹阈遣欢?，亮度低。很不幸，我們生活的地球恰恰好處在這種暗區(qū)當(dāng)中。所以沒(méi)有太陽(yáng)的夜晚，天空只能是黑暗的。

還有些科學(xué)家提出了一種“恒星遠(yuǎn)離”理論。他們認(rèn)為，宇宙大爆炸之后，出現(xiàn)了許許多多的星云。它們逐漸凝聚成各種以恒星為主的天體。隨著宇宙不斷地向外膨脹，大量的恒星遠(yuǎn)離地球而去。這些恒星距離我們達(dá)幾十億幾百億光年，它們的光根本不可能到達(dá)地球，照亮天空，所以在地球上看到的星空是暗的。這種說(shuō)法看似有道理，但實(shí)際上也經(jīng)不起推敲。即便恒星隨宇宙的膨脹而“不斷行走”，也很難拿出證據(jù)證明這些恒星都不約而同地遠(yuǎn)離了地球。再說(shuō)了，難道那么湊巧，在千千萬(wàn)萬(wàn)的恒星中，就沒(méi)有幾顆“偶然從地球邊上路過(guò)”?

種種理論似乎都不能很好地回答“夜晚的天空為什么是黑的”這個(gè)問(wèn)題。有一點(diǎn)倒是比較統(tǒng)一，那就是大部分人都認(rèn)同，黑夜的出現(xiàn)。是因?yàn)槠渌阈菍?shí)在太遙遠(yuǎn)，它們發(fā)出來(lái)的光“顧及”不了地球。這種認(rèn)識(shí)，后來(lái)被人加以發(fā)揮，就得出了一個(gè)經(jīng)典的理論——宇宙太年輕。這種理論完全不用費(fèi)盡心思去說(shuō)明宇宙中的吸光物質(zhì)究竟有多貪婪，也沒(méi)必要想當(dāng)然地去給宇宙分出亮區(qū)、暗區(qū)來(lái)。它只集中表達(dá)一個(gè)觀點(diǎn)，那就是由于與地球相距太遠(yuǎn)，它們的光正在來(lái)地球的路上，只是宇宙實(shí)在還太年輕，它們的光還沒(méi)能抵達(dá)。

在科學(xué)家的“計(jì)算器”里。宇宙都已經(jīng)有一百多億歲了。怎么還說(shuō)太年輕呢?這樣的說(shuō)法會(huì)不會(huì)太瘋狂了點(diǎn)?當(dāng)人類習(xí)慣于強(qiáng)調(diào)自己的悠久歷史時(shí)，“太年輕的宇宙”顯然讓我們有些自慚形穢。不過(guò)也有個(gè)好處，既然說(shuō)它還年輕，那就意味著宇宙的“生命”離終點(diǎn)還十分遙遠(yuǎn)。我們暫時(shí)還用不著擔(dān)心突然哪天“天地就消失不見了”。

比較有意思的是，最早用“宇宙太年輕”理論來(lái)解釋“奧伯斯悖論”的，不是天文學(xué)家，也不是物理學(xué)家，而是美國(guó)著名的作家愛倫·坡。他認(rèn)為：之所以遙遠(yuǎn)恒星的光沒(méi)能照亮星空，是因?yàn)檫@些光還沒(méi)有到達(dá)地球。若要使夜空變得明亮起來(lái)，我們至少要能看到幾百萬(wàn)億光年遠(yuǎn)的范圍，而宇宙的年齡太年輕了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1萬(wàn)億年，我們根本無(wú)法看到150億光年之外的發(fā)光星體，這些星體的光要過(guò)數(shù)百億年后才能到達(dá)地球……

1964年，天文學(xué)家哈里森提出了另一個(gè)理論——宇宙間擁有的能量太少，才導(dǎo)致天空不亮。據(jù)哈里森的計(jì)算表明：若要照亮夜空，我們目前觀測(cè)的宇宙所需要的能量至少要達(dá)到現(xiàn)今的10萬(wàn)億倍，即每顆恒星的發(fā)光度要上升10萬(wàn)億倍，或者恒星的數(shù)目要增加10萬(wàn)億倍。目前正是由于宇宙中的能量太少，恒星的亮度太低，光線太暗淡，所以夜空只能是黑暗一片。

那么，人類再過(guò)幾百億年，是不是就可以迎來(lái)“明亮如晝的夜空”了呢?很掃興，科學(xué)家給出了否定的回答。他們認(rèn)為，就算再等萬(wàn)億年、千億年，等到宇宙無(wú)限老，地球上的夜晚依然會(huì)是黑暗的。因?yàn)楹阈遣豢赡苡郎?，它們總?huì)滅亡。也許，來(lái)不及等光到達(dá)地球，它們自己早化成灰燼。當(dāng)然，那個(gè)時(shí)候，地球或許也已經(jīng)不復(fù)存在了。這樣的問(wèn)題比我們看不到、等不來(lái)的那些“恒星之光”更為遙遠(yuǎn)，不想也罷。