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奥伯斯佯谬之蓝天与黑夜

已有 2904 次阅读 2015-3-9 01:37 |个人分类:物理|系统分类:科普集锦

有关头顶的天空,有两个朴素而意义深远的问题。

第一个是,天为什么是蓝的?这个问题作为一个标准的科普课题以及标准的研究生面试问题广为人知。答案是因为偶极辐射,空气中的分子对蓝光的散射截面远大于对红光的散射截面。确实,仅凭肉眼就可以发现很多支持这个理论的证据。比如,正午的时候,在太阳附近的那片天空其实是白色的。还有,天空中最蓝的区域跟太阳所在方向垂直。

第二个更加深刻,却相对不为人知的问题是,夜空为什么是黑的?这个问题看似愚蠢。晚上没有太阳嘛,光的不存在就是黑暗嘛。可是,思维缜密的人能够轻易地看出其中的漏洞。是的,在晚上太阳是没有面对我们,可是在宇宙深处,不是有无数其他的太阳吗?假设宇宙无限,假设宇宙中太阳分布是均匀的,让我们粗略估计下达到地球表面的光强有多大。光强与距离是平方反比的关系,所以距离我们越远的太阳为我们提供的光强越低。不过,这样的太阳的数目却是随距离增加而增加的,而且显然是平方正比的关系。所以,在离我们距离R范围内的太阳对我们的光强的贡献正比于R。宇宙无限,R趋于无穷大,所以到达地面的光强应该是不穷大!不应该存在黑夜!甚至不应该存在白天------我们的太阳的贡献相比宇宙深处的太阳们的贡献是无穷小!

这就是所谓的奥伯斯佯谬。

我本人其实不知道怎么解释这个佯谬。不过我喜欢它的朴素和深刻。还有比夜空更朴素的东西吗?还有比抬头望天更朴素的行为吗?可是,仰望星空,对夜空发问可以让我们洞悉宇宙的结构。黑夜让我们轻易地推翻长期占据我们心灵的某些宇宙模型。一定需要某种机制阻止R趋于无穷大!那种静态的宇宙观,即宇宙没有开始,并且一直如此的想法肯定是错的。我们没有花一分钱没有动用任何大型设备就取得了这样伟大的成就!



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