我們白天看到陽(yáng)光萬(wàn)丈,熱得睜不開(kāi)眼,可一旦把視角拉到太空,整個(gè)宇宙卻像一張巨大的黑布,死寂、冰冷、毫無(wú)光亮。太陽(yáng)明明就在頭頂,它的光到底去哪了?為什么照亮地球沒(méi)問(wèn)題,卻照不亮宇宙?
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地球?yàn)槭裁催@么亮?
地球?yàn)槭裁戳粒渴翘?yáng)發(fā)光,沒(méi)錯(cuò)。但更關(guān)鍵的是地球能把光“反彈”回來(lái)。
地球大氣層和地面表面都有反射能力。比如白云、雪地、沙漠,這些區(qū)域的反照率很高,可以把超過(guò)80%的太陽(yáng)光反射出去。即便是森林和海洋,也能反射一部分光,再加上大氣分子對(duì)短波藍(lán)光的散射作用,才有了我們?cè)诘孛嫔峡吹降摹瓣?yáng)光普照”。
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NASA的衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示,地球整體的平均反照率約為0.3,也就是說(shuō),太陽(yáng)照到地球的光,有三成左右會(huì)被“彈”回去。你看到的“亮”,本質(zhì)上是被反射回來(lái)的光進(jìn)入了你的眼睛或相機(jī),而不是光本身在“發(fā)亮”。
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但太空呢?它沒(méi)有任何物質(zhì),沒(méi)有東西去“反彈”光線。這就像你用手電筒照一面白墻,墻會(huì)發(fā)亮;但你對(duì)準(zhǔn)空氣照,就看不到“光”本身。光不是霧燈,它不會(huì)在空氣中自己“亮起來(lái)”。沒(méi)有散射,沒(méi)有反射,就沒(méi)有“可見(jiàn)的亮度”。
光,需要被看見(jiàn)
你可能會(huì)問(wèn):那太陽(yáng)光不一直在傳播嗎?為什么我們看不到它在太空中“飛行”?
這就得說(shuō)到一個(gè)物理原理:光本身是不可見(jiàn)的,除非它被反射、散射或直接射入你的眼睛。
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在地球上,我們能看到陽(yáng)光“照過(guò)來(lái)”,那是因?yàn)榇髿夥肿影压馍⑸溟_(kāi)了,尤其是藍(lán)光被更強(qiáng)烈地散射,所以天是藍(lán)的。但在太空中,沒(méi)有空氣,沒(méi)有云,沒(méi)有塵埃,光線就像一支沒(méi)有被阻擋的子彈,直線飛行,完全“隱形”。
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國(guó)際空間站上的宇航員曾描述他們第一次看到“真正的太空”時(shí)的感受:太陽(yáng)像一枚熾白的彈丸,但四周是一種“徹底的黑”。他們能看到地球反射的光,但看不到“太陽(yáng)光在空間中流動(dòng)”。那種視覺(jué)體驗(yàn),是黑白極致對(duì)比,甚至讓人感到焦慮。
所以,不是光不存在,而是光沒(méi)有被“顯現(xiàn)”出來(lái)。
宇宙為什么這么黑?
你可能想過(guò)一個(gè)直覺(jué)反駁:“宇宙里有這么多恒星,每一顆都在發(fā)光,照亮整個(gè)宇宙不是應(yīng)該的嗎?”這個(gè)想法其實(shí)在科學(xué)史上有個(gè)名字,叫奧爾伯斯佯謬。
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這個(gè)悖論最早由德國(guó)天文學(xué)家?jiàn)W爾伯斯在1823年提出:如果宇宙是無(wú)限的、恒星是無(wú)限的,那天空應(yīng)該亮得像白天一樣才對(duì)。但我們看到的,卻是滿天星辰+大片漆黑。為什么?
現(xiàn)代天文學(xué)給出了答案:
第一,宇宙不是無(wú)限老的。它只有138億年的歷史,這意味著來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的光還沒(méi)來(lái)得及到達(dá)我們。
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第二,宇宙在膨脹。根據(jù)哈勃定律,遠(yuǎn)處星系的光在傳播過(guò)程中會(huì)被拉長(zhǎng),紅移,能量變低,甚至變成微波背景輻射,完全超出了人眼可見(jiàn)范圍。
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第三,宇宙太空曠了。星星雖多,但平均分布極其稀疏,每立方光年只有大約0.00001顆恒星。這就像你走進(jìn)一座燈塔林立的城市,但每一座燈塔之間間隔幾百公里,你仍然會(huì)覺(jué)得“黑”。
所以,宇宙之黑,不是因?yàn)槿鄙俟庠矗且驗(yàn)?strong>光被拉遠(yuǎn)了、稀釋了、稀疏了、看不見(jiàn)了。
黑色是“沒(méi)有光進(jìn)入你的眼睛”
這句話聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)繞,但它是理解這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。
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“黑”并不是一種顏色,而是光的缺席。我們的眼睛之所以能看到東西,是因?yàn)楣饩€打到物體上,再反射進(jìn)我們的視網(wǎng)膜。沒(méi)有光,或者說(shuō)沒(méi)有進(jìn)入眼睛的光,你就什么也看不見(jiàn)。
這就像你在午夜的房間里開(kāi)了一盞燈,對(duì)著墻壁照,你能看到墻;但如果你把燈對(duì)著空房間中間照,你看到的仍然是黑暗。不是因?yàn)闆](méi)有光,而是因?yàn)?strong>沒(méi)有東西反射光進(jìn)你的眼睛。
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太空就是這種“空房間”的極致版本。
這也是為什么宇航員在太空拍攝時(shí),太陽(yáng)可以亮得刺眼,但背景仍是一片死黑。2011年,美國(guó)宇航局(NASA)發(fā)布了一張空間站宇航員在陽(yáng)光下修復(fù)設(shè)備的照片:金屬反射光芒四射,但背景卻仿佛“黑洞”一樣深不見(jiàn)底。那不是PS,而是真實(shí)的太空環(huán)境。
你看到的不是“光的地方”,你看到的是光打在東西上的地方。
被“渲染”的光與“素顏”的宇宙
這是一個(gè)常被忽略的角度:地球上的光,是經(jīng)過(guò)“大氣加工程”的。
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陽(yáng)光進(jìn)入地球大氣層后,大量的光被散射、折射、反射、吸收、再反射。每一個(gè)過(guò)程都讓光“顯形”。空氣分子、微塵、水汽、甚至溫度梯度,都是“光學(xué)加工廠”。
而太空是真空,沒(méi)有這些“工廠”,光就不會(huì)被“加工”,也就不會(huì)自己顯現(xiàn)出來(lái)。太陽(yáng)光在宇宙中飛行的樣子,其實(shí)是一束隱形的能量流,只有撞上了什么,才會(huì)“現(xiàn)身”。
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這就像你在夜晚看不到激光筆的光束,除非你往空氣里噴點(diǎn)水霧——噴霧,就是讓光“顯形”的過(guò)程。而大氣,就是地球的“全天然噴霧器”。
所以你看到的“地球亮”,是一個(gè)經(jīng)過(guò)層層“人工渲染”的結(jié)果;而宇宙,是純素顏的黑暗。
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