第84章 你怎麼知道是這樣的?(1 / 2)

所有這些提法可能都有點費解。甚至讓人感到很荒謬!有點像是科學家虛構出來的。

我保證,不是這樣的。經過一係列的邏輯推導,我們才對早期的宇宙有了這樣的認識。

最早把宇宙作為一個整體研究的天文學家是德國的海因裏希·奧伯斯(Heinrich Olbers)。在19世紀早期,約定俗成的想法是:宇宙是無限久遠的,範圍是無限大的。沒有什麼可懷疑的。但是,奧伯斯認為,這裏有個問題。如果宇宙是無限大的,“布滿”恒星的,那麼無論你朝哪個方向看,最終都會看到一顆恒星;無論你選擇天空中多麼小的部分,從你引出的一條朝著那個方向延伸至宇宙中的線一定會在某個點上與一個恒星相交。這個點可能非常遙遠,但是如果宇宙確實是無限的,那麼這個距離相對來說也隻是“一小步”。

問題來了。從地球上看,恒星的大小隨著距離的拉大而表小,當然,也會顯得更暗淡。但是如果宇宙確是無限的,大小和亮度的降低會得到彌補。隨著距離的增加,恒星的數量也會增加,這兩個量相互抵消。小的數學原理:和引力一樣,恒星的亮度與距離的平方成反比——距離增加一倍,恒星的亮度下降到原來的1/4.不過如果恒星在宇宙中均勻分布,你基本上是把來自給定距離內的恒星的光聚在一起,它們形成一個球麵,而球的麵積與其半徑的平方成正比。因此,亮度隨著距離的增加成平方地下降,而恒星的數量隨著距離的增加成平方地上升——相互抵消。因此如果天空中布滿恒星,那麼整個天空會和恒星以同樣的亮度發光。對於任何一個處於這樣宇宙中的觀察者來說,無論往哪兒看,天空都應該和太陽一樣明亮。

很顯然,這樣的宇宙是不適合居住的,我們的宇宙肯定不是這樣的。

這個難題現在被稱為“奧伯斯悖論”。這個問題困擾了人們很長時間,而揭開這個悖論的人你可能想不到:埃德加·愛倫·坡(Edgar Allan Poe)。

是的,就是那個坡。除了寫些沮喪的詩歌以及《烏鴉》(The Raven)之類的恐怖小說外,他也是一個非常了不起的思想家。他認為問題也許不在宇宙本身,而是在於我們的假設:如果宇宙在時間和空間上並不是無限的會怎樣?如果宇宙空間有限,那麼到達某個距離後恒星將消失;如果時間有限——也就是說,它有開始——那麼距離非常遠的恒星的光線要到達我們這裏可能沒有足夠的時間。悖論解決了。

實際上,坡是對的。在他1848年的著作《我想出了》中,他寫道:假如恒星是連續不斷地存在著的,那麼天空的亮度應該是一樣的,像星係一樣——在所有的背景中,看不到什麼亮點,也就仿佛沒有恒星存在。因此,在這種情況下,我們要理解望遠鏡在很多方向上“什麼也看不到”的問題,僅有的方式就是,想象一下:看不清的背景與我們無限遠,沒有什麼光線能夠到達。可能是這樣的。不過我堅持認為,要相信這是真的,我們連一個原因的影子都找不到。在當時這是非常激進的想法。雖然19世紀中後期人們普遍根據《聖經》中的說法認為宇宙是有起源的,但對於一個科學家來說,這並不能令人滿意。坡對此發起了挑戰。

差不多一個世紀後,天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)和其他天文學家,包括維斯托·斯萊弗(Vesto Slipher)、埃勒裏·海耳(Ellery Hale),提出了科學史上最具震撼意義的一個發現:他們觀測到的幾乎每一個星係似乎都正在離我們而去。這有些難以置信,人們花了很長時間接受這種提法,但是證據是無懈可擊的,宇宙在擴張。

這具有深遠的意義。如果星係正離我們遠去,那麼隨著時間的推移,它們將走得更遠。反過來也就是說,在過去,它們都離我們很近。如果把宇宙時鍾往後推得足夠久遠,那麼在過去的某一點上,宇宙中的所有物質和能量,都會是在同一個點上。