奥伯斯佯谬

奥伯斯佯谬由德国天文学家奥伯斯于1823年提出，并于1826年修订。若宇宙是穏恒态而且无限的，则晚上应该是光亮而不是黑暗的。在此之前，类似的想法已由开普勒于1610年及夏西亚科斯于十八世纪提出。奥伯斯佯谬又称夜黑佯谬或光度佯谬。

1781年，哲学家伊曼努尔·康德在他的里程碑式的著作《纯粹理性批判》中深入的辨析了宇宙在时间上有无开端、空间上有无极限的问题，他称这个问题是纯粹的二律背反(即矛盾)。他论证道：如果宇宙没有开端，则任何事件前都必有无限的时间，这是荒谬的；而如果宇宙有一个开端，那么宇宙开端前是什么时间呢？康德认为正反两方面都存在令人信服的论据。事实上他的论证基于了一个隐含的假设，即不管宇宙是否存在了无限久，时间都可以无限地倒溯回去。

1826年，奥伯斯指出，一个静止、均匀、无限的宇宙模型会导致如下结论：黑夜与白天一样亮。但实际上夜空却是黑的。理论同观测的这种矛盾称为奥伯斯佯谬。采用天体之间有吸光物质、天体寿命有限或天体有演化、引力常数随距离而变化等都难以解决奥伯斯佯谬。在现代的膨胀宇宙模型里，奥伯斯佯谬不存在。这个矛盾是从观测和理论相联系的角度考虑宇宙的大尺度性质时提出来的。它标志著科学的宇宙学的萌芽。

假如宇宙是穏恒态而无限，而且有无数平均分布的发光星体，则无论望向天上哪一位置都应该见到一粒星体的表面，星与星之间便不应有黑暗的位置，黑夜时整个天都会是光亮的。更确切的表述是，如果宇宙是稳恒，无限大，时空平直的，其中均匀分布着同样的发光体，由于发光体的照度与距离的平方成反比，而一定距离上球壳内的发光体数目和距离的平方成正比，这样就使得对全部发光体的照度的积分不收敛，黑夜的天空应当是无限亮的。

首先，在于光线的传播距离存在严重问题，该理论认为光线能传递无限远，这是错误所在，目前人类能观测的最远光线465亿光年，在光线传播的过程中，会不断地遇到各种星云、尘埃物质，大部分能量被这些物质吸收，然后转变为波长更长的电磁波辐射。星云、尘埃物质时时刻刻吸收可见光，但也时时刻刻以不可见光的形式辐射能量，就像地球一样，一定周期内吸收热量与释放能量相等，不会自主发射可见光。一束光能够传播的距离是有限的，几乎大多数能量会在传递途中被吸收，并以转化为不可见光。

其次，这种观点是将物质、能量和空间混淆，如果没有可见物质，无论光线多强，都是不可见的，空中大多空间是没有可见物质的，因此一片黑暗。

再者，任何的恒星发射光，无论是空间上还是时间上都是非连续的，即在球面上发的光是不连续的，在同一个点发射的光也不会连续的。即在空间上和时间上都是不连续的，因此，任何一个恒星的发光都不能分布在整个宇宙空间。

另外，由于万有引力作用，恒星等星体均是成团成系存在，整个广袤的宇宙空间，恒星相当于整个空间很小，释放的能量也是有限的。而且，远处星光会被宇宙间黑暗的星体，尘埃和气体阻隔，能量被星云等物质吸收，而星云等物质温度极低。星云等物质能量也很难积累，温度很难升高，一直以极低的温度存在，只能通过不可见光向外辐射能量，只有部分折射、散射或反射的光线才是可见的，然而这些物质极其稀疏，达到一定距离后很难可见。

最后，恒星所发的光能量经过长距离传递，能量损失，并且被各种不同星体或星际物质吸收，而这些星体或物质温度较低，只能通过不可见光的形式向外辐射能量。

总之，光线的传播无限远的假定存在问题。光学仪器可观测宇宙930亿光年；而肉眼可观测最远的星系——仙女星系距离地球不到300万光年。因此即使宇宙是穏恒态、无穷大的，夜空也会是一片黑暗。

张延年 - 暗物质与宇宙模型.pdf