劉洋:外太空黑不見(jiàn)底!萬(wàn)丈深淵都不足以形容
“四周特別黑,深不見(jiàn)底的黑,萬(wàn)丈深淵都不足以形容?!?/strong>
這句話(huà)是今年年初時(shí),宇航員劉洋在接受央視《面對(duì)面》欄目采訪說(shuō)的。
其實(shí)類(lèi)似的話(huà)已經(jīng)不是第一次從中國(guó)宇航員的口中說(shuō)出來(lái)了,之前翟志剛對(duì)出艙活動(dòng)也有類(lèi)似的描述。
那么問(wèn)題就來(lái)了,太陽(yáng)的光線(xiàn)能夠照到整個(gè)太陽(yáng)系,為什么在空間站上感受到的太空是深不見(jiàn)底的黑呢?為什么太陽(yáng)無(wú)法提供足夠的亮?
在繼續(xù)話(huà)題之前,我們先辟謠一下:宇航員在空間站上是可以看到星星的,并非我們看到的許多以太空為背景的照片和影像那樣是沒(méi)有任何亮點(diǎn),一片漆黑的。
當(dāng)然,那些照片或者影像是真實(shí)的,但背景一片黑只是拍攝設(shè)備的問(wèn)題,航天員是可以看到星星的。
但是,宇航員的感受確實(shí)是四周一片黑,而且是深不見(jiàn)底的黑,其中一個(gè)原因是太空是接近真空的空曠環(huán)境,光線(xiàn)無(wú)法通過(guò)散射和反射并進(jìn)入眼睛,而我們的眼睛只有吸收光源的時(shí)候才能知道它在發(fā)亮。
可能讀起來(lái)有點(diǎn)拗口,用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就很好理解了:
當(dāng)我們?cè)谝粋€(gè)黑暗的房間中打開(kāi)手電筒時(shí),我們是如何判斷手電筒打開(kāi)了呢?
這個(gè)應(yīng)該很簡(jiǎn)單,有兩點(diǎn)可以非常容易判斷,一個(gè)是墻壁上會(huì)有光點(diǎn),另一個(gè)是光束路徑中的灰塵也會(huì)被照亮。
現(xiàn)在,如果我們把所有的灰塵和粒子都去除會(huì)發(fā)生什么呢?可能會(huì)有點(diǎn)不同,但因?yàn)閴Ρ谏嫌幸粋€(gè)光點(diǎn),我們還是可以清楚知道手電筒打開(kāi)的。
那么如果把墻壁也給移除掉呢,你還能判斷手電筒打開(kāi)嗎?答案是不能,你如果想要知道手電筒打開(kāi)著的,唯一辦法就是看一眼真正的光源。
這就是太空中的環(huán)境,那里沒(méi)有足夠的灰塵和粒子提供光線(xiàn)的反射和散射,而且它還空曠到難以想象,因此那里也沒(méi)有足夠的物體為光線(xiàn)提供反射。
所以,我們只有我們眼睛對(duì)著光源的時(shí)候,才能知道它在發(fā)光。
另一方面,你可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,手電筒打開(kāi)的時(shí)候還有一個(gè)辦法判斷它是否是亮的,那就是整個(gè)房間會(huì)因?yàn)檫@個(gè)光源而變亮。
其實(shí),這個(gè)也是光線(xiàn)反射和散射的結(jié)果,光線(xiàn)通過(guò)反射和散射可以從各個(gè)方向進(jìn)入我們的眼睛,地球上白天的時(shí)候到處都是亮著的和這個(gè)同理,只是光源變成了太陽(yáng)。
當(dāng)任何反射和散射都沒(méi)有的時(shí)候,其結(jié)果自然就是一片黑暗,因?yàn)槲覀儾蝗タ垂庠吹脑?huà),光線(xiàn)根本無(wú)法到達(dá)我們眼睛,這也是為什么太陽(yáng)這么亮整個(gè)太空卻是一片黑暗的原因所在。
物體對(duì)光線(xiàn)的反射,以及粒子對(duì)光線(xiàn)的散射是我們熟悉的,我們可以因此判斷出距離,天空的藍(lán)色就是光線(xiàn)散射的結(jié)果,它也給我們提供一個(gè)能夠到頂?shù)募纫暩小?/span>
但是,當(dāng)光線(xiàn)沒(méi)有反射和散射的時(shí)候,我們抬頭就是沒(méi)有頂?shù)奶?,低頭就是沒(méi)有底的深淵,除非是看到光源,或者反射光源的物體。
這種既視感對(duì)于人而言是完全陌生的,所以就像劉洋和翟志剛所說(shuō)的,他們?cè)诘皖^看向太空的時(shí)候感到害怕,這是正常的,好像還有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的名詞形容這種恐懼——深空恐懼癥。
這里還有一個(gè)問(wèn)題,太空中到處都是恒星,僅我們銀河系就有數(shù)十億顆,宇宙中更是有數(shù)十億個(gè)類(lèi)似銀河系的星系,恒星數(shù)量多到難以想象。它們無(wú)時(shí)無(wú)刻都在向外發(fā)光,太空理應(yīng)該被這些光源照亮才是,可為什么它還是一片黑暗呢?
這個(gè)其實(shí)就是奧爾伯斯悖論,指的是一個(gè)靜態(tài)的、無(wú)限古老的宇宙,在無(wú)限大的空間中分布著無(wú)限數(shù)量的恒星,那么它會(huì)是明亮的而不是黑暗的。
這三個(gè)中至少有一個(gè)不成立才有可能導(dǎo)致太空是黑暗的,但是就現(xiàn)在的觀測(cè)來(lái)看,可能三個(gè)都不成立。
宇宙不是靜態(tài),也不是無(wú)限古老的,恒星也不是無(wú)限數(shù)量的。
宇宙是在不停膨脹的,對(duì)于遙遠(yuǎn)的恒星來(lái)說(shuō),其相對(duì)我們的膨脹速度可以超過(guò)光速,這些光永遠(yuǎn)不會(huì)進(jìn)入我們眼睛;
另外,大爆炸的理論也指出,宇宙其實(shí)是有年齡的——137億年,這也意味著137億光年外的恒星,其光線(xiàn)還無(wú)法到達(dá)我們的天空。
不管這兩個(gè)理論是否正確,但有一點(diǎn)是肯定的,就是我們有自己的可觀測(cè)宇宙范圍——直徑只有約930億光年,在此之外的光線(xiàn)并沒(méi)有進(jìn)入我們的望遠(yuǎn)鏡。
所以光永遠(yuǎn)不可能照亮整個(gè)天空,感謝這樣的宇宙設(shè)定吧,不然我們所有的一切都會(huì)被輻射蒸發(fā)。
最后,我們?cè)賮?lái)說(shuō)一點(diǎn)比較有趣的,其實(shí)太空的黑是黑炭的黑,而不是真的一片漆黑,它是有自己亮度的,但是目前不清楚額外的亮度來(lái)自哪里。
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