為什么晚上天空是黑的？這個問題看上去非常簡單，但其實(shí)它背后包含著許多科學(xué)的奧秘和歷史故事。
在過去的幾百年中，許多科學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家都對這個問題進(jìn)行過研究和思考，他們提出了不同的假說和理論，直到今天，這個問題還在科學(xué)領(lǐng)域中被廣泛討論和探索。
首先，我們需要了解一個基本事實(shí)：太陽并不是唯一能照亮地球的天體。在夜晚，我們可以看到一顆非常明亮的天體——月亮，以及無數(shù)閃爍的星星。
那么，如果太陽下山后，其他天體仍然存在，為什么天空還是黑的呢？在科學(xué)語言中，我們把這種黑暗現(xiàn)象叫作“夜晚黑暗”，或者簡稱為“天空黑暗”。
這個現(xiàn)象在很多文化中都被賦予了象征意義，比如說黑暗象征著未知、恐懼和死亡。但在科學(xué)中，我們需要尋找更加具體的解釋。
在人類歷史的早期階段，很多人認(rèn)為夜晚黑暗是因?yàn)樘栂律搅恕５@種解釋顯然是不完整的。如果只是因?yàn)樘栂律搅耍敲丛谙奶斓臉O晝和冬天的極夜中，我們豈不是應(yīng)該看不到天空黑暗的現(xiàn)象？那么到底是什么原因呢？
奧伯斯佯謬的提出
1823年德國天文學(xué)家奧伯斯，提出了奧伯斯佯謬。他指出，如果宇宙是無限靜止的和均勻的，那么觀察者每一道視線的終點(diǎn)，必將會終結(jié)在一顆恒星上。那么不難想象，整個天空即使是在夜晚也會像太陽一樣明亮。實(shí)際上夜空卻是黑的。
無限的宇宙模型會導(dǎo)致如下結(jié)論：黑夜與白天一樣亮。但實(shí)際上夜空卻是黑暗的。理論同觀測的這種矛盾稱為奧伯斯佯謬。采用天體之間有吸光物質(zhì)、天體壽命有限或天體有演化、引力常數(shù)隨距離而變化等都難以解決奧伯斯佯謬。
奧伯斯自己提出的問題，那自然不能干看著，他給出的答案是：太空不是“透明”的，遙遠(yuǎn)恒星發(fā)出的光芒，被行進(jìn)路徑上的稀薄星云、塵埃給遮擋和吸收了。
問題看似解決了，但熱力學(xué)第一定律被發(fā)現(xiàn)后，這個解釋也被推翻了。能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者是從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量是保持不變的。
由此可知，假如太空中的物質(zhì)遮擋了星光，光能會轉(zhuǎn)變成熱能。這些熱量會重新輻射出來，發(fā)出其他波長的、均勻的光，但能量總量是不會變的，從而天空仍將是一片明亮。
他當(dāng)時也不清楚為什么地球的夜晚是黑色的？因此大家司空見慣的夜空，反倒成了一個不解的謎題，久久縈繞在科學(xué)家們的心頭。
宇宙膨脹的發(fā)現(xiàn)
因靜態(tài)宇宙的觀念已經(jīng)根深蒂固了，以致于大部分天文學(xué)家都認(rèn)為宇宙不會膨脹出銀河系。甚至愛因斯坦于1915年發(fā)表其廣義相對論時還非常肯定宇宙是靜態(tài)的。
在20世紀(jì)初，斯里弗對旋渦星云光譜作過多年研究，發(fā)現(xiàn)譜線紅移現(xiàn)象。在斯里弗觀測的基礎(chǔ)上，哈勃與助手赫馬森合作，對遙遠(yuǎn)星系的距離與紅移進(jìn)行了大量測量工作，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)方星系的譜線均有紅移，而且距離越遠(yuǎn)的星系，紅移越大，于是得出重要的結(jié)論：星系看起來都在遠(yuǎn)離我們而去，且距離越遠(yuǎn)，遠(yuǎn)離的速度越高。
愛德文·哈勃1929年他通過對已測得距離的20多個星系的統(tǒng)計分析，更進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)星系退行的速率與星系距離的比值是一常數(shù)。兩者之間存在著線性關(guān)系。這一關(guān)系后被稱為哈勃定律。這個被稱為哈勃常數(shù)的速率就是星系的速度同距離的比值。
基于哈勃定律，哈勃做出了一個重要結(jié)論：宇宙正在膨脹。因?yàn)槿绻钪鏇]有膨脹，那么星系之間的距離就不會發(fā)生變化，紅移的程度也不會隨著距離增加而增加。而哈勃的觀測結(jié)果表明，宇宙中遠(yuǎn)離我們的所有星系都在隨著時間的推移而遠(yuǎn)離我們。
此外，哈勃發(fā)現(xiàn)星系的紅移與它們的速度成正比。這表明，宇宙中的擴(kuò)張速度在加快。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步加強(qiáng)了宇宙膨脹的結(jié)論。
因此，哈勃通過測量星系的紅移，提出了宇宙正在膨脹的理論，并為宇宙學(xué)奠定了重要基礎(chǔ)。
按照埃德溫.哈勃的理論我們能夠知道，從宇宙大爆炸開始，我們的宇宙就在不停的膨脹，到現(xiàn)在為止，我們的宇宙已經(jīng)膨脹了138億年，
黑夜的結(jié)論
在宇宙膨脹之前，我們可以想象所有的恒星和星系都聚集在一起，并且在觀測范圍內(nèi)無限密集。在這種情況下，每個方向上都會有光線來自無限多的恒星和星系，因此整個天空會被照亮，而天空夜晚是看不到的。
然而，宇宙膨脹的理論完美的解釋了夜空為什么是黑色的，現(xiàn)在我們將紅移現(xiàn)象帶到宇宙大爆炸中，從宇宙大爆炸以后，宇宙膨脹導(dǎo)致距離我們較遠(yuǎn)的恒星和星系以超過光速的速度遠(yuǎn)離我們，我們觀測到的恒星和星系數(shù)量是有限的。隨著觀測距離的增加，我們能觀測到的恒星和星系的數(shù)量開始下降。這意味著對于足夠遠(yuǎn)的距離，我們看不到光源，天空就會變得黑暗。
此外，宇宙膨脹還導(dǎo)致光從較遠(yuǎn)距離進(jìn)入時被拉伸到較長的波長，使得這些光變暗或幾乎不可見。這被稱為紅移。因此，即使存在許多遠(yuǎn)離我們的恒星和星系，它們的光線也可能不足以照亮整個天空。
宇宙膨脹的后果
宇宙將變得越來越冷：膨脹會使宇宙中的物質(zhì)稀釋，通過輻射和熱對流傳播的能量也會相應(yīng)減少，因此宇宙的溫度將越來越低。
大規(guī)模結(jié)構(gòu)的形成：宇宙膨脹也會影響到物質(zhì)的分布和演化，從而促進(jìn)了大規(guī)模結(jié)構(gòu)的形成，如星系、星團(tuán)、超星系團(tuán)等等。
相對論效應(yīng)的影響加大：膨脹的速率不僅影響到宇宙的溫度和密度分布，還影響到物理學(xué)和天文學(xué)的理論模型，如引力波探測和宇宙學(xué)紅移等。
暗物質(zhì)和暗能量的研究：宇宙加速膨脹的原因仍然是一個謎，科學(xué)家們猜測是由暗物質(zhì)和暗能量的存在導(dǎo)致的，因此深入研究這些物質(zhì)和能量的性質(zhì)和作用將成為宇宙學(xué)研究的熱點(diǎn)。
宇宙的終極命運(yùn)：宇宙的持續(xù)膨脹將決定宇宙最終的命運(yùn)。如果膨脹速率足夠快，宇宙將擴(kuò)張到無法支撐任何物質(zhì)或生命的程度，這被稱為大撕裂。如果膨脹速率逐漸降低，宇宙將永遠(yuǎn)繼續(xù)膨脹，直到物理學(xué)上的熱死亡。
宇宙充滿了神秘的色彩，它給我們帶來了很多的不確定性和挑戰(zhàn)，但同時也帶來了很多的機(jī)會和希望。讓我們擁抱這個宇宙，繼續(xù)探索它的奧秘，為人類的未來創(chuàng)造更美好的明天。
