【宇宙科普】宇宙中的恒星多得难以计算,那为什麽宇宙却如此冰冷和黑暗?

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当我们在晴朗的夜空下仰望星空时,天空中的那些密密麻麻的亮点,每一个都可能是一颗恒星,甚至还可能是很多颗恒星共同发出的光线。科学家告诉我们,就光银河系就有2000亿到4000亿颗恒星,而银河系相对于宇宙而言,只不过是沧海一粟。

当我们在晴朗的夜空下仰望星空时,天空中的那些密密麻麻的亮点,每一个都可能是一颗恒星,甚至还可能是很多颗恒星共同发出的光线。科学家告诉我们,就光银河系就有2000亿到4000亿颗恒星,而银河系相对于宇宙而言,只不过是沧海一粟。

【宇宙科普】宇宙中的恒星多得难以计算,那为什麽宇宙却如此冰冷和黑暗?

由此可见,宇宙中的恒星数量是大得难以计算的,我们都知道,宇宙中的恒星其实就是一个个「大火球」,在它们的内部,每时每刻都在进行著激烈的核聚变反应,并向周围释放出巨量的光和热。比如说太阳这颗普通的恒星,其释放出的能量只有大约22亿分之1被我们地球吸收,地球就变成了一个充满温暖和光明的世界。

在想象中,整个宇宙也应该充满温暖和光明才对,然而我们看到的事实却完全相反,现在问题就来了:宇宙中的恒星多得难以计算,那为什麽宇宙却如此冰冷和黑暗?

【宇宙科普】宇宙中的恒星多得难以计算,那为什麽宇宙却如此冰冷和黑暗?

这个问题要分为两部分来解释,我们先来讲为什麽宇宙会如此冰冷。所谓冰冷是指物体的温度非常低,从物理学的角度来看,温度是描述一个物体内部微观粒子(如分子、原子等)的运动激烈程度的物理量,这些微观粒子运动得越快,物体的温度就越高,反之亦然。

这就意味著,温度是大量微观粒子热运动的集体表现,是具有统计意义的,因此对于单个或者是数量极其稀少的微观粒子而言,所谓温度也就无从谈起。

【宇宙科普】宇宙中的恒星多得难以计算,那为什麽宇宙却如此冰冷和黑暗?

不巧的是,宇宙空间中的物质密度就极其稀少,平均下来大概就是每立方米只有几个氢原子的样子。由此我们可以看到,在宇宙空间中,因为没有足够的物质来保存来自恒星的热量,所以宇宙空间也就是「冰冷」的了。

那为什麽很多行星或者其他更小的天体也是冰冷的呢?这是因为它们要麽离恒星太远,恒星释放的热量已不足以温暖它们(比如说冥王星距离太阳非常遥远,其表面平均温度就只有可怜的零下223摄氏度),要麽接收不到太阳的能量,其本身又不具备保温效果(比如说水星虽然距离太阳很近,但它背对太阳的一面温度却低至零下173摄氏度)。

【宇宙科普】宇宙中的恒星多得难以计算,那为什麽宇宙却如此冰冷和黑暗?

说完了冰冷,我们再来说为什麽宇宙会如此黑暗。其实对于这个问题,科学家们也迷茫了很长一段时间,当时的思路大概是这样的:因为宇宙中的恒星多得难以计算,照理来讲,不管往哪个方向看,我们都应该看到大量恒星彙集而来的光线,所以宇宙应该是一片光明才对。

然而事实却偏偏不是这样,直到科学家发现了暗能量之后,这个谜题才得以解开,原来这是因为我们的宇宙是处于一个膨胀的状态。根据实际观测,科学家进一步发现,在暗能量的驱动下,离我们越远的宇宙空间,膨胀的速度就越快(距离每增加300万光年,膨胀的速度就增加大约68公里/秒)。

【宇宙科普】宇宙中的恒星多得难以计算,那为什麽宇宙却如此冰冷和黑暗?

宇宙的这种膨胀状态导致了那些离我们非常遥远的恒星,其远离我们的速度超过了光速,以至于它们发出的光线永远也到不了地球。关于这一点,大家可以想象一下,假如某个人站在传送带向前奔跑,同时这个传送带又是在向后运行,在这种情况下,当传送带向后运行的速度超过了这个人向前奔跑的速度时,这个人就永远都到不了终点。

而那些近一点的恒星所发出的光线,也会因为宇宙膨胀的原因而发生红移现象(波长变长、频率降低),当这些光线到达地球时,早已经不在可见光的波长范围了。

【宇宙科普】宇宙中的恒星多得难以计算,那为什麽宇宙却如此冰冷和黑暗?

也就是说,在宇宙中只有很少一部分的恒星能够给我们提供光明,但遗憾的是,宇宙中的恒星密度并不是想象中的那样密密麻麻,事实上,宇宙中的恒星通常都相距非常非常遥远,比如说离我们太阳最近的恒星——比邻星,它与太阳的距离也有4.22光年。

这样的距离,即使以光的速度都要跑4.22年才可以到达,恒星之间的遥远就可想而知。显而易见的是,如此稀疏的星光最多只能用来当作晴朗夜空下的点缀,而想依靠它们来让我们的世界大放光明,那就是根本不可能的事情了。

【宇宙科普】宇宙中的恒星多得难以计算,那为什麽宇宙却如此冰冷和黑暗?

综上所述,虽然宇宙中的恒星多得难以计算,但是在巨大的宇宙空间裡,它们发出的光和热被极大地稀释了,再加上宇宙本身又在膨胀,所以现在我们看到的宇宙才会如此冰冷和黑暗。

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