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专业: 宇宙学

[交流] 【交流】奥伯斯佯谬已有2人参与

奥伯斯佯谬
奥伯斯佯谬讨论的问题是频谱峰值在光学频段的宇宙背景辐射，而微波背景辐射讨论的问题是频谱峰值在微波频段的宇宙背景辐射。如果奥伯斯佯谬成立，则我们可能就观测不到频谱峰值在微波频段的宇宙微波背景辐射。
奥伯斯佯谬（Olbers paradox）的含义是：如果宇宙是无限而永恒的，并且其中均匀地分布着恒星（这看上去和宇宙学原理很相似），那么我们朝任意一个方向望去，在任意小的一个立体角内，我们都应当能够看到恒星。在某一方向，在一个有确定大小的立体角内，如果近处有恒星如太阳存在，则在这个小立体角内我们只可能看到太阳表面的一部分，在太阳背后的恒星我们是观测不到。如果在近处，在这个小立体角内没有恒星存在，只要宇宙无限而且均匀地分布着恒星，则在这个小立体角内，我们可以观测到远处的恒星。在同一大小的立体角内，如果近处没有恒星，遇到的恒星越远，遇到的恒星数目会越多。因此，虽然远处的恒星的光在传到我们这里时会有所减弱，但由于遇到的恒星数目增加，总的效果将是，夜空将不再是黑暗的，它而应当是和恒星表面一样明亮。
根据现代宇宙学理论奥伯斯佯谬是站不住脚的。但是有些把人奥伯斯佯谬站不住脚的原因和大爆炸宇宙学理论联系在一起。其实奥伯斯佯谬站不住脚的原因和大爆炸宇宙学理论没有必然关系。我认为奥伯斯佯谬不能成立的根本原因有如下几点。
一是恒星不是一直存在，而是只存在了一段有限长的时间。“恒星只能存一段有限长的时间”这个论断和大爆炸宇宙学理论没有什么关系。在牛顿的时空框架内，恒星照样可以形成和消亡。现在的天文观测证明，恒星的形成和消亡现在也仍然在许多星系中进行。因此每个恒星的寿命都是有限的。加上光的传播速度有限，消亡后的恒星在光学波段几乎不发光，还会挡住后面恒星发出的星光，因此在远处恒星发出的光不一定总能被我们观测到。
二是宇宙空间不是真空。最新的观测已经证实，在广阔的宇宙空间中存在大量被电离了的高温气体。这些高温气体对在其中传播的由恒星发出的光，可以有散射和其它非线性作用。因此这些高温气体不只是会减弱恒星发出的光，还会使恒星发出的光发生频率变化，同时还会发出频率很低的软光子。这也是奥伯斯佯谬立论的根据站不住脚的一个原因。因此，由远处恒星发出的峰值在可见光频段的辐射，在被我们观测到时，可见光的辐射也会被红移到可见光波段之外，不会在可见光波段被观测到（它是形成我们实际能够观测到的各向同性的辐射是微波背景辐射的原因之一）。奥伯斯在提出奥伯斯佯谬时似乎也考虑到宇宙空间中可能存在散射介质，但他认为散射介质只会散射恒星发出的光子，散射不会使恒星发出的光子发生频率变化，因此不会改变他的结论，这是不全面的。
三是恒星的空间分布也不是均匀的。奥伯斯佯谬的基本假设本身就不成立。层次结构的恒星分布也会使奥伯斯佯谬的理论不成立。对这一点，陈学雷先生在科学网中的一篇文章“无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（3）”中有比较详细的讨论。我就不讨论了。
由此我们可以看出，把奥伯斯佯谬问题的解决和大爆炸宇宙学理论的提出联系起来其实是一种误解。大爆炸宇宙学理论中存在的宇宙膨胀会使恒星发出的光被红移，这只是有利于解决奥伯斯佯谬这个问题的的一个因素。那就是因为大部分恒星发出的电磁波的能量主要集中在可见光波段，由于宇宙的膨胀，大部分恒星发出的光可能被红移出光学频段，导致光学频段恒星发出的光进一步减弱。但是天体辐射的红移完全可以用其它的红移机制加以解释。我前面我已经讨论过，我们所观测到的天体辐射红移，完全可以用我提出的非多普勒红移机制加以解释。因此解决奥伯斯佯谬这个问题完全可以不需要引进宇宙大爆炸的理论来加以解释。
（新牛顿宇宙第三章微波背景辐射 3.7奥伯斯佯谬）
参考文献
49 陈学雷无限时空－－谈谈宇宙学的科普和一些常见的误解（3）
地址：http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=37257

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