【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？

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。

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？

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。

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）。

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。

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。

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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