Vào những đêm trời quang, chúng ta thường nhìn thấy rất nhiều ngôi sao trên bầu trời, chúng là những ánh sáng nhỏ bé và giữa chúng là những khoảng tối. Hiện tượng này không có gì đáng ngạc nhiên, vì chúng ta đã quá quen thuộc, quá quen thuộc nên hầu hết chúng ta đều không tò mò chút nào. Nhưng điều đó không có nghĩa là tất cả mọi người đều như vậy, vẫn có người thắc mắc về hiện tượng đã tồn tại hàng trăm triệu năm này: Tại sao vũ trụ lại tối đến vậy?
Các nghiên cứu và quan sát khoa học hiện đại đã đạt được sự hiểu biết đầy đủ và chắc chắn về vũ trụ. Chúng ta biết rằng vũ trụ vô cùng rộng lớn, với khoa học hiện đại, chúng ta có thể quan sát hàng trăm, hàng tỷ thiên hà trong vũ trụ. Và Dải Ngân hà của chúng ta thực sự chỉ là một thiên hà xoắn ốc giữa vô số thiên hà tương tự, mặt trời chỉ là một ngôi sao nhỏ bé trong Dải Ngân hà – Dải Ngân hà có đường kính 200.000 năm ánh sáng và chứa 200 tỷ đến 400 tỷ ngôi sao.
Trái đất của chúng ta là một hành tinh trung bình trong hệ mặt trời, hàng ngày mặt trời chiếu xuống Trái đất sẽ cho chúng ta ánh sáng. Và trong không gian, ngay cả trong Dải Ngân hà, có hàng trăm tỷ ngôi sao tương tự như mặt trời, thậm chí kích thước và độ sáng của chúng còn lớn hơn nhiều so với mặt trời của chúng ta, nhưng tại sao lại là nền của không gian? vẫn còn tối?
Từ xa xưa, con người chưa thực sự có hiểu biết sâu rộng về vũ trụ, họ coi các ngôi sao trên bầu trời là nhà của các vị thần nên có thể không để ý đến điều này. Nhưng trong thời đại khoa học, con người ngày càng trở nên tò mò hơn và họ cố gắng giải thích mọi thứ xung quanh mình.
Năm 1610, nhà thiên văn học Kepler đã đặt ra câu hỏi này, và ông được coi là người đầu tiên đặt câu hỏi như vậy một cách khoa học; Năm 1823, nhà thiên văn học người Đức Obers đã đặt ra câu hỏi này một cách có hệ thống nên nó được đặt tên là “Nghịch lý Obers”.
Ý tưởng cốt lõi của nghịch lý Oberth (còn được gọi là nghịch lý đêm-tối hoặc nghịch lý độ sáng) là nếu vũ trụ ổn định và vô hạn, thì ban đêm sẽ phải có ánh sáng chứ không phải bóng tối mà chúng ta quen dùng. . xem. Loại tư duy này dựa trên những lý thuyết từng thống trị suy nghĩ của con người về vũ trụ – vũ trụ học tuyệt đối – vốn tin rằng vũ trụ được sinh ra như nó vốn có, rằng nó không có khởi đầu. , không có điểm kết thúc, không có giới hạn, và tốc độ ánh sáng là vô hạn.
Kể từ khi khoa học xuất hiện ở Hy Lạp cổ đại, vũ trụ học tuyệt đối đã là tư tưởng chủ đạo, cho đến khi Copernicus phát hiện ra thuyết nhật tâm, Galileo quan sát thấy vũ trụ rất lớn, và Newton phát hiện ra lực hấp dẫn, khái niệm này vẫn chưa bị lung lay. Theo quan điểm này, vũ trụ là vô hạn, không có bắt đầu và không có kết thúc, theo đó số lượng các ngôi sao là vô hạn, và tốc độ ánh sáng là vô hạn, vũ trụ đã được lấp đầy khi nó được sinh ra. , vì vậy ánh sáng do các ngôi sao phát ra sẽ ở trong vũ trụ, vì vậy vũ trụ chắc chắn rất sáng.
Nhưng trong thực tế, vũ trụ là bóng tối, vì vậy đó là một nghịch lý.
Và đến thời điểm hiện tại, khi con người đã có những tiến bộ khoa học và hiểu biết nhất định về vũ trụ học thì điều này cuối cùng cũng đã được lý giải. Có ba lý do chính dẫn đến sự tối tăm của vũ trụ: thứ nhất, vũ trụ không tĩnh mà động; thứ hai, tốc độ ánh sáng có giới hạn và không đổi nên sự lan truyền của ánh sáng cũng cần có thời gian; thứ ba, vũ trụ quá lớn và trống rỗng, không có vật chất để lấp đầy nó, và ánh sáng của các vì sao không đủ để chiếu sáng những không gian này.
Vào đầu thế kỷ trước, cộng đồng khoa học đang phát triển mạnh mẽ, và những đột phá đã được thực hiện trong việc quan sát và khám phá vũ trụ. Một trong những đại diện tập trung và tiêu biểu nhất là một nhân vật huyền thoại, người đã khám phá và sáng tạo ra hàng loạt lý thuyết đánh đổ hoàn toàn những quan niệm cố hữu về con người, đó chính là nhà bác học vĩ đại. Einstein vĩ đại.
Thuyết tương đối rộng và đặc biệt của Einstein, dựa trên ứng dụng của một loạt khám phá trong khoa học đương đại, chẳng hạn như sự giãn nở của vũ trụ do Edwin Hubble phát hiện và tốc độ ánh sáng không đổi do các thí nghiệm. thí nghiệm do Michelson-Morley phát hiện, đã chứng minh rằng không-thời gian là vô hạn; Thuyết tương đối phủ định khái niệm không-thời gian tuyệt đối của cơ học Newton.
Kể từ đó, quan điểm cho rằng vũ trụ là hữu hạn, không ngừng giãn nở, có điểm bắt đầu và có điểm kết thúc dần trở thành nhận thức chủ đạo của cộng đồng khoa học và thế giới. Thông qua các phương pháp quan sát khác nhau và các mô hình khoa học, người ta tin rằng vũ trụ có nguồn gốc cách đây khoảng 13,8 tỷ năm, trải qua ba giai đoạn lạm phát, giảm tốc và giãn nở. đang tăng tốc, nó hiện đang trong giai đoạn mở rộng được tăng tốc. Theo giám sát liên tục của Hubble, tốc độ mở rộng lớn hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng.
Theo cách này, khoảng cách giữa các thiên hà và các ngôi sao sẽ ngày càng lớn hơn, mật độ trong không gian ngày càng ít đi, và ánh sáng ngày càng yếu đi.
Đây là lý do đầu tiên khiến ánh sáng của các ngôi sao không thể chiếu sáng toàn bộ vũ trụ. Nghịch lý Oberth thực sự thách thức vũ trụ học tuyệt đối và ủng hộ vũ trụ học động tương đối tính.
Theo giả thiết rằng tốc độ ánh sáng là vô hạn, ánh sáng của ngôi sao sẽ đột ngột lấp đầy toàn bộ vũ trụ, do đó vũ trụ sáng. Nhưng kể từ khi Galileo bắt đầu đặt câu hỏi về lý thuyết tốc độ vô hạn của ánh sáng. Sau hàng trăm năm nỗ lực không ngừng nghỉ và vô số thí nghiệm của các nhà khoa học, cuối cùng nhân loại đã có được tốc độ ánh sáng chính xác trong chân không là 299792458 m / s.
Và thông qua thí nghiệm Michelson-Morley, người ta đã khẳng định rằng tốc độ ánh sáng trong các hệ quy chiếu quán tính khác nhau và theo các hướng khác nhau, chẳng hạn như ánh sáng truyền theo hướng của Trái đất và ngược lại. đối với Trái đất, là như nhau, vì vậy tốc độ ánh sáng là không đổi.
Vì tốc độ ánh sáng là hữu hạn và không đổi, nên cần thời gian để ánh sáng từ các ngôi sao đến được một nơi sau khi nó được phát ra.
Bản chất của ánh sáng là sóng điện từ, mắt người chỉ có thể nhìn thấy ánh sáng khả kiến, và nó chỉ là một dải rất hẹp trong toàn bộ quang phổ điện từ, nằm trong khoảng từ 780 đến 380 nm. Sóng ánh sáng có hiệu ứng Doppler. Tức là, với chuyển động của nguồn sóng, bước sóng sẽ dài ra khi nó ở xa người quan sát ở tốc độ cao, và bước sóng sẽ bị nén và rút ngắn khi nó ở gần người quan sát ở tốc độ cao. , và ảnh hưởng của sóng ánh sáng là dịch chuyển đỏ và dịch chuyển quang phổ.
Sự giãn nở của vũ trụ còn lớn hơn cả tốc độ ánh sáng nên khi con người quan sát ánh sáng của các thiên hà xa xôi sẽ có hiệu ứng dịch chuyển đỏ. Ánh sáng sao càng xa và nhanh hơn, ánh sáng càng di chuyển ra khỏi dải bước sóng của ánh sáng nhìn thấy và trở nên vô hình đối với mắt người. Do đó, các sóng ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy bằng mắt thường trong vũ trụ chỉ là một dải sóng điện từ nhỏ, và hầu hết các dải này chúng ta không nhìn thấy được.
Tổng hợp: Công Nghệ Chính Nhân
