日出而作，日落而息，在电灯发明出来之前，地球上的人们都是这样生活的。太阳落下后，地球就变得几乎完全黑暗了。

在夜空中，我们能看到皎洁的月亮。如果正处于当月中旬，那么月亮就会变得圆圆的，圆润且明亮的月亮散发出柔和的光芒，照亮着大地。

所以在地球上生活，基本上不会遇到完全黑暗的环境，但是黑夜的存在依旧在很长的时间内限制着人们的生活，毕竟在夜晚出门，就算有月光星光，依旧是黑乎乎的，既看不清哪里有野兽，也看不到前方是否会有个大坑。

我们人类是一种十分喜欢思考的生物，遇到任何事情都会想想为什么，对于明显限制我们人类行动的黑夜，我们当然会思考它为何会存在。

我们能看到太阳升起时，四周立刻充满光明，所以人类很快就知道光明是太阳带给我们的，但是黑夜又是谁带来的呢？我们知道月亮本身不发光，它只是在反射太阳光，而且黑暗也并不是月亮带来的，夜晚之所以会黑暗，仅仅是因为宇宙本身就是黑色的而已，这个说法，看似十分“正常”。

为何宇宙是黑色的？

在多年的学习中，我们学到了不少物理常识，我们可以先尝试用这些物理常识来解释宇宙是黑色的原因。

首先，我们知道，宇宙中会发光的主要有恒星、白矮星、中子星、脉冲星这些天体，这些实际上都是质量巨大的天体的不同阶段，只要这个天体质量够大，就有可能产生核聚变然后朝外辐射出光和热。

其实所有物质只要没有达到绝对零度，都是会时时刻刻进行辐射活动，比如我们的身体有37℃体温，就会时时刻刻都朝外辐射出红外线，但是这个辐射属于不可见光，所以我们无法用肉眼看到，需要使用能探测到红外线的机器才能看到我们身上散发出来的红外线。

简单来说，所有物质都会发光，但是只有恒星这些大型天体和星系发出的光芒能让我们的肉眼看到。

接着我们需要研究，光线是如何传播到我们的眼睛中的。以太阳为例，阳光从太阳表面出发，用时八分钟穿越1.5亿公里的距离，射到地球的大气层上，光线首先接触到我们的大气层，被大气层中的臭氧层阻拦了大量的紫外线，然后剩余的光线在空气中散射，最后落在我们的身上。

在这个过程中，光线在真空中传播走的是完全的直线，到达大气层后会被大气分子阻拦并改变方向，所以光线在地球上的移动速度会变慢一点，方向也无法保持完全笔直。

所以我们可以知道，在空气中，光线会有损耗，但是在真空中，光线却是没有任何损耗，而宇宙中所有恒星散发出来的光线都能在真空中传播很长很长的距离，甚至能传播到地球这里。从我们肉眼能看到星星就可以知道，恒星的光是可以到达地球的。

那么还有最后一个问题，宇宙中会发光的天体真的只有我们看到的那些星星那么少吗？这是一道十分简单的算术题，银河系的恒星数量大约有1000亿颗，经过科学家们的计算，像银河系一样的星系最起码有两万亿个，也就是最起码有两千万亿亿颗恒星。

虽然夜晚天上的繁星数量很多，多到似乎永远都是数不完，但是我们可以仅凭直觉就知道，我们用肉眼能看到的星星绝对没有两千万亿亿颗那么多。

让我们总结一下我们上面得到的信息，宇宙中的恒星很多，这些恒星都会发出可见光，恒星散发的光芒在真空中几乎可以一直传播下去。按照这些信息，那么我们可以得出，我们的天空应该满是这些恒星发散出来的光线，夜空应该比白昼还要亮。

但宇宙却是黑色的，这个现象完全不符合常理。最早发现这个问题的科学家名为海因里希·奥伯斯，所以这个现象也被称之为奥伯斯悖论或奥伯斯佯谬。

在奥伯斯悖论提出来一百多年后，科学家们终于找到答案，宇宙之所以是黑色，实际就是因为宇宙大爆炸导致的，宇宙正在膨胀，所以遥远天体产生的光线正在红移。

什么是红移？

所以这时我们就需要理解什么是红移现象。所有拥有波属性的物质都有可能出现红移现象，而大家应该知道，光线拥有波粒二象性，所以它也是具有波属性的。

除了光线，我们生活中还有一种十分常见的波——声波。一个物体发出声音后，就会以震荡的方式在空气中以波纹状传播声音，只要让我们了解一下声波的红移现象，大家就能很容易理解光波是如何红移的了。

我们知道，声波本来应该是以发声位置为原点，然后向周围扩散出圆形波纹，但是当发声位置在移动的时候，声波就无法保持圆形波纹，在物体的前进方向波纹会更紧一些，在物体的后方波纹会更宽松一些。

我们知道，当声波频率更高时，声调就会更高，反过来声调就会更低。所以如果有一辆车正在朝着我们开来，即将经过我们旁边的马路，那么车在接近我们的时候，声调比较高，在远离我们的时候声调就会低很多。

但是由始至终，车辆本身发出的声音是没有变化的，我们的听力也没有变化，按理说靠近和原理只会影响到我们听到声音的音量，但是声调也随之改变，就是因为声波的红移和蓝移导致的。

科学家们把声波靠近频率变高时称之为蓝移，远离并且频率变低时称之为红移。之所以这么分辨，是因为光源在靠近高频率光线时会变得更蓝一些，反过来则会变得更红一些。

所以宇宙是黑色，实际上也是宇宙正在膨胀和宇宙起源于大爆炸这两个观点的证据之一，因为宇宙中发光的天体正在远离我们，那些本来应该照射到地球上的光线频率段都变低，变得越来越低，因为频率太低已经变成一种微弱的红外线了，就像我们身体辐射出来的红外线一样，用肉眼无法看见。

所以我们在上文推测出来的结论也并没有错，宇宙实际上的确是充满着光线，但是这些光线因为宇宙膨胀导致的红移全都变成不可见的红外线了，光线都看不到了，于是乎宇宙在我们的眼睛里便成了黑色。

实际上，科学家们在发现宇宙的红移后，很早就使用红外线探测器将宇宙中的光线情况记录下来了，这就是著名的宇宙微波背景辐射。

在红外线相机下，宇宙满是光线，这是宇宙大爆炸时就散发出来的光线，科学家们根据宇宙微波背景辐射研究出宇宙的寿命只有139亿年。

让人绝望的事实

虽然我们好像知道的了宇宙黑暗的原因，但同时我们也发现了一个让人感到绝望的事实——那就是宇宙的膨胀速度太快了。

根据爱因斯坦的广义相对论，我们可以知道物质的速度永远都无法超越光速，刚刚我们也根据宇宙微波背景了解到，宇宙只有139亿年的寿命，即便用光速膨胀，宇宙物质的存在范围也应该只有139亿光年。

但现实是，仅仅是我们人类能够观测到的宇宙半径就有465亿光年，在我们周围存在着一个直径930亿光年但是大宇宙球，而且在可观测范围外明显还存在着更多的天体，也就是宇宙的范围远比930亿光年要大许多。

这可以很直观地说明，宇宙的膨胀速度是超过光速的，而我们人类身为物质的一部分，就已经被限制为永远无法超越光速。

为何超光速会让我们感到绝望呢？我们可观测宇宙的半径为465亿光年，在465亿光年以外的物体全都以超光速远离我们，这意味着那些天体发出的光，我们永远都无法触碰到。

而信息传播的最快速度就是光速，所以我们也永远无法将任何信息传播到这个范围以外的地方。

科学家们将这个范围称之为视界，视界实际上就是我们人类的宇宙边界了，我们就像是囚犯一样被困在这个范围之中，无论如何都无法离开也无法了解到视界以外的信息。

更加让人绝望的是，我们并不是单纯地被囚禁，由于宇宙依旧在加速膨胀，所以在视界以内的物质也是有可能会离开视界。随着宇宙膨胀速度的增加，最终甚至有可能在直径930亿光年的可观测宇宙中只剩下一个地球。

当然等到那个时候，地球不一定还能存在，可能宇宙最后的样子会是每一个基本粒子之间的距离都会超过465亿光年吧。

周围恒星为何也不发光？

当然现在还不会出现那么绝望的现象，宇宙中物质的距离相对来说还是比较近的，我们还有希望前往附近的星系或天体获得那里的资源。所以并不需要那么早就感到绝望。

让我们回到问题的根源，为何宇宙会那么黑呢，虽然宇宙大部分天体都因为红移变得不可见，但仅仅银河系附近就有1000亿颗恒星，这个数量实际上也不少了，按理说应该能够照亮我们现在的夜空。

事实上，宇宙中并不是那么理想的绝对真空，宇宙中还是存在有许多星际尘埃和天体的，所以很多光线会被这些天体阻隔下来，就像大气层阻隔阳光那样，所以越遥远的星星就越难将光线传播到地球上。

即便传播到太阳系中，也会被太阳发出的太阳风阻挡了一大半，最终只能变成一颗十分暗淡的小星星。

结语

即便有如此多的因素影响光线，夜晚到来时我们的夜空也并不是完全黑暗，而是有繁星点点，这可以从侧面说明宇宙中发亮的恒星数量有多少。从宇宙是黑色的这么一个简单现象，就能研究出如此多的信息，不得不说科学家们真的是很厉害呀。