夜晚的天空為什麼是黑的？很多人會回答「因為沒有太陽」。的確，正因為有時能被陽光照射，而有時不能被陽光照射，我們生活的地球才有了晝夜之分。
不過，宇宙中存在無數個像太陽那樣可以自己發光的星體，那麼，地球為什麼不會被這些星體發出的光照亮，而不再有晝夜之分呢？這個難題就是著名的「奧伯斯佯謬」，它曾困擾了科學家長達數個世紀之久。
宇宙看上去漆黑一片的原因之一在於，宇宙是什麼都沒有的「真空」。只有當光線射入眼睛後，我們才能感受到光的明亮。如果光只是從眼前穿過，我們並不能感受到光。白天天空會變亮是因為太陽發出的光與大氣中的氣體分子或塵埃等發生碰撞而散射到四面八方，最後進入了我們眼中。
在幾乎沒有大氣層的宇宙空間裡，光不發生散射，因此即便有陽光照射，但只要光線不照入我們眼中，周圍看上去就是漆黑一片。在幾乎沒有大氣層的月球，無論是白天還是黑夜，天空都是黑的。
我們之所以看到光，是因為光發生了散射
但是，僅靠上面的理由，並不能充分解釋宇宙為什麼一片漆黑。
實際上，直到大約100年前，科學家還普遍認為宇宙應該是明亮的。科學家們曾猜測，宇宙可能無限大，星體數量也無限多且均勻分佈在整個宇宙中。如果宇宙中存在無數顆星體，在我們的視線前方必定存在發光的明亮星體（恆星）。也就是說，無論朝哪個方向看，宇宙裡都應該是一個遍佈閃亮繁星的明亮世界，而實際的夜空卻是一片漆黑，其亮度只有假設宇宙中遍佈繁星時的10萬億分之1左右。
奧伯斯本人對於這一矛盾給出的解釋是「宇宙中漂浮著某種不透明的東西，它們或許遮擋住了星體發出的光」。
但是光被遮擋住，真的會改變宇宙的亮度嗎？
宇宙空間裡有極其稀薄的氣體以及被稱為「宇宙塵埃」的微小顆粒，這些物質統稱為「星際物質」。星際物質密度大的區域，確實會遮擋住其背後的星體發出的光。
不過，假設星際物質真的把無數顆星體發出的光全部遮住了，但星際物質本身也會被這些光加熱，最終發出與背後的天體亮度相同的光。因此，黑暗星雲也就不再黑暗了。
眾所周知，現在的宇宙其實是非常稀薄的，儘管其中確實存在一部分不透明區域，但也可以說宇宙幾乎是透明的。因此，就算考慮到星際物質的存在，也無法解釋奧伯斯佯謬。
圖片是星際物質密度大的區域（黑暗星雲）遮擋背後恆星光芒的示意圖。然而，研究認為，即便像奧伯斯所假設的那樣，光被星際物質遮擋住了，宇宙也不應該是黑暗的。因為光吸收了星際物質會很快升溫，像太陽那樣發出明亮的光。
科學家們也一直因這一矛盾（奧伯斯佯謬）而困惑不已，並提出了許多理論試圖解釋這一現象。
1907年，愛爾蘭物理學家福尼爾·達爾貝提出「宇宙之所以黑暗是因為星體全部都分佈在一條直線上」。他認為，就算星體數量無限多，但如果它們全都分佈在一條直線上，那麼只有離地球最近的星體發出的光才能抵達地球，所以夜空看上去應該是黑暗的。
在19世紀後半葉以前，科學家一直認為光是在遍佈整個空間的「以太」（一種介質）中傳播的。因此，加拿大天文學家西蒙·紐康（1835～1909）又提出一種觀點：如果宇宙中存在沒有以太的區域，光就無法抵達地球。
進入20世紀後，研究發現宇宙在不斷膨脹，而且星體發出的光的波長在抵達地球之前隨著空間的膨脹而被拉長了（紅移現象）。當天體距離地球非常遙遠時，即使天體發出人眼能看到的光（可見光），但在其抵達地球時，也會因紅移而變成人眼看不到的紅外線或射電波。奧地利宇宙物理學家邦迪在1952年提出，遙遠星體發出的光因紅移而變得不可見，所以宇宙是黑暗的。
這些解釋在今天看來無疑是「異想天開「。
實際上，奧伯斯佯謬的最合理解釋是絕對溫度單位的命名人——開爾文（原名威廉·湯姆孫）於1901年首次提出的。根據實際夜空的亮度、星體的分佈密度以及任何星體都有壽命等資訊，開爾文描繪了一個非常接近於現代宇宙論的宇宙圖像——遠古宇宙曾經有過不存在任何星體的時代，而且從地球能夠觀測到的宇宙範圍是有限的。此外，開爾文認為，就算宇宙中有無數個星體，但由於每個星體的壽命都是有限的，且可觀測到的宇宙範圍也是有限的，所以宇宙看上去才是黑暗的。
不過，開爾文的解釋在當時並未引起人們的關注。在奧伯斯生活的年代裡，人們認為宇宙既無開端也無終點，夜空中閃爍的繁星自古以來就是光亮的。在這樣的宇宙裡，無論星體距離地球多麼遙遠，它們發出的光都應該能夠抵達地球。
直到後來，科學家才發現實際情況並非如此。1929年，美國天文學家愛德文·哈勃（1889～1953）發現了宇宙正在不斷膨脹的證據。如果時間能夠倒流，宇宙在膨脹的現象也意味著遠古宇宙始於一點。也就是說，宇宙是有「開端」的。
現在，我們知道宇宙誕生於大約138億年前。我們看到的只是在宇宙138億年漫長曆史中，人類能夠觀測到的範圍（光抵達的範圍）內的天體發出的光。認為「人類能夠觀測到的宇宙範圍是有限的」這一觀點與開爾文想象的宇宙幾乎相同。
本圖描繪的是在某一方向上，星體發出的光沒有抵達現在的地球。
研究認為，在人類可觀測範圍之外（自宇宙誕生以來，星體發出的光尚未抵達地球的區域）也存在廣闊的宇宙空間。不過，來自這些空間的光到現在為止也沒有抵達地球，所以我們無法看到它們。
此外，太陽等自身發光的恆星並不是永遠都能那麼明亮。任何恆星都不可能永生，從某一刻開始發光，總有一天會燃盡能量而走向死亡。假如現在這一瞬間在距離地球100光年遠的地方誕生了一顆新星，我們也無法在100年後觀測到它發出的光。
科學家在充分考慮到這些因素的基礎上，對宇宙亮度進行了計算，結果很好地解釋了宇宙的實際亮度。
如今人們所認知的宇宙，是在破解奧伯斯佯謬等各種宇宙之謎的基礎上才逐漸建立的。前面所介紹的那些異想天開的「解釋」也可以說是為了進一步深入討論而不可或缺的過程。現代宇宙論中依然存在暗物質、暗能量等眾多未解之謎。未來，這些未解之謎或許又將改變我們的宇宙觀。
來源：科學世界
