一個簡單的科學(xué)事實(shí)是:僅在可觀測宇宙中,就至少有2萬億個星系,它們合計(jì)包含的恒星數(shù)量(約10^24顆),比地球上所有沙灘的沙粒總和還要多出幾百萬倍。
歡迎來到《物理學(xué)100大禁忌》系列。
今天,我們講物理學(xué)第九禁忌。這是一個關(guān)于我們每天都能看到、卻又最容易忽視的禁忌——黑夜禁忌 。
它源自一個古老到令人不安的宇宙學(xué)難題:奧爾勃斯悖論 (Olbers' Paradox)。
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這個悖論的邏輯非常簡單,你現(xiàn)在就可以在腦子里推演它。
我們只需要兩個在“大爆炸”理論出現(xiàn)前,幾乎所有人都信奉的假設(shè):
假設(shè)一:宇宙是無限大的。
假設(shè)二:宇宙是永恒的,且星系(恒星)在其中是大致均勻分布的。
好了,現(xiàn)在,請你“站”在這兩個假設(shè)上,在腦海里抬頭仰望星空。
問題一:當(dāng)你望向天空的任意一個點(diǎn),你的視線最終會落向哪里?
就像你走進(jìn)一片無限大的森林,無論你朝哪個方向看,你的視線最終都會被一棵樹擋住。
在這個無限的、充滿恒星的宇宙里,無論你望向多遠(yuǎn),你的視線必然會撞上一顆恒星的表面。
問題二:如果天空中的每一個“點(diǎn)”都是一顆恒星的表面,那么整個夜空應(yīng)該是什么樣子?
答案是:它應(yīng)該像太陽表面一樣明亮。
整個天空,無論白天黑夜,都應(yīng)該是一片刺眼的、滾燙的、均勻的“光墻”。
但在你我生活的現(xiàn)實(shí)里,夜空,是黑的。
這就是“黑夜禁忌”被觸發(fā)的瞬間。
我們的直覺(黑夜)和我們的邏輯(宇宙無限)之間,產(chǎn)生了一個深不見底的巨大裂痕。
要么,是我們觀察到的“黑夜”錯了(這不可能)。
要么,是我們那“無限、永恒、穩(wěn)態(tài)”的宇宙模型,壓根兒就錯了。
你以為你只是在仰望星空,但你其實(shí)是在凝視著經(jīng)典宇宙觀的“死亡證明”。
這根本不是什么哲學(xué)。這就是“宇宙大爆炸”理論最硬核的證據(jù)之一。
你看到的“黑暗”,不是因?yàn)楹阈翘h(yuǎn)。在無限宇宙里,距離只意味著亮度變暗,但同時遠(yuǎn)處的恒星會更多,兩者效應(yīng)完美抵消。
你看到的“黑暗”,也不是因?yàn)橛行请H塵埃。在永恒的宇宙里,這些塵埃早就被“烤熱”了,它們本身也會發(fā)光。
你看到的“黑暗”,只有一個解釋——我們的假設(shè),錯了。
宇宙,它不是永恒的。
它有一個“開端”。
這就是“大爆炸”理論。因?yàn)橛钪娴哪挲g是有限的(約138億年),所以那些極其遙遠(yuǎn)的恒星,它們的光,還沒有足夠的時間傳播到地球上。
我們看到的“黑暗”,就是那些“光還在路上”的遙遠(yuǎn)時空。
宇宙,它不是靜態(tài)的。
它在“膨脹”。
根據(jù)哈勃定律,遙遠(yuǎn)的星系正在加速離我們遠(yuǎn)去。這種“空間的拉伸”導(dǎo)致它們發(fā)出的光被嚴(yán)重“紅移”——光的波長被拉長,從可見光變成了看不見的微波。
你,只是一個“見證者”。
一個“時空有限”的見證者。
你看到的黑夜,不是“空無一物”。
它是“歷史”。
那片黑暗,就是宇宙138億年前的“起跑線”留下的陰影。
為什么說這是物理學(xué)的禁忌?
因?yàn)閵W爾勃斯悖論,觸碰了物理學(xué)對“無限”的根本定義。
它告訴我們,一個“無限而永恒”的宇宙在物理上是無法自洽的,它會被自己的光“燒毀”。
所以,物理學(xué)第九禁忌奧爾勃斯悖論的真相是:
宇宙禁止“靜態(tài)無限”的存在。
你試圖想象一個安逸、永恒、無限的宇宙,就是在違抗“宇宙膨脹”和“光速有限”的基本定律。這個悖論本身,就是宇宙“動態(tài)”的鐵證。
這個悖論的答案,就是現(xiàn)代宇宙學(xué)本身。
它逼迫我們承認(rèn):我們并非生活在一個“無限旅館”里,我們生活在一個有著明確“開端”和“邊界”的演化時空中。
黑夜,就是宇宙的“年齡證明”。
它不是空洞,它是歷史本身。
我們剛剛觸碰了關(guān)于“宇宙”的禁忌。
搞懂了“我們”在哪,我們該回過頭來,審視一下我們最基本的“常識”。
如果說奧爾勃斯悖論是關(guān)于“宏觀”的現(xiàn)實(shí),那么第八大禁忌,就是關(guān)于“微觀”的運(yùn)動。
它同樣來自一個日常到詭異的觀察,一個古希臘人提出的、至今仍讓人頭皮發(fā)麻的問題:
如果邏輯是絕對的,那么“運(yùn)動”就是不可能的。
那為什么,飛毛腿阿喀琉斯永遠(yuǎn)追不上一只烏龜?
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