当昼日落幕，夜幕降临，星光开始闪耀。仿佛亿万光年外的星球，在夜空中舞动，星光闪烁，宛如天神的明灯，照亮我们心之所向。然而，当你闭上眼睛，你是否曾质疑过，为何并非每一寸天空都铺满了星光，而是留存了一片深邃的黑暗？

这长久以来一直困扰着科学界，甚至细思极恐。阳光，从四面八方涌入我们的视野。然而一到夜晚，阳光不再穿透我们头顶的大气层，于是，夜空被黑暗所笼罩，不见一颗星辰。

或许你会问，如果宇宙真的无穷大，那么不论我们朝何处看，都应能看到闪烁的星辰。可为何在我们的视线前，始终是一片无尽的黑暗？

几个世纪以来，这个问题一直困扰着科学家。如果你深思熟虑，甚至可能会觉得这个问题毫无意义。毕竟，我们地球上的大气层对光线来说几乎是透明的，这使我们得以在夜间遥望深邃的宇宙。我们在银河系的独特位置，让我们能够看到银河平面被前方的尘埃和气体遮蔽，这些物质阻挡了银河系中心的光芒。

你可能会想，在每一个方向，每一寸天空，都应被星光点亮。理论上来说，你的视线应当能够穿越无尽的宇宙，抵达那些闪耀的星辰。

如果宇宙是无限的，那么在你目光所及的任何方向，最终都将遭遇一颗闪烁的星辰。

但实际上，我们肉眼所见的夜空并非如此。如果真是这样，夜空将不会是漆黑一片，而应被每一颗星辰的光芒照亮。

然而，即使我们将目光投向最深邃的宇宙深处，那些肉眼看不见、传统望远镜也难以察觉的星星或星系，我们最先进的望远镜虽然能揭示许多，但仍旧只能捕捉到空旷夜空中寥寥可数的亮点。

确实，宇宙中布满了星辰和星系；确实，它们与我们相隔甚远，数百万、数十亿甚至数百亿光年。星光穿越宇宙，抵达我们的观测设备，展示了宇宙的丰富多彩。但宇宙之大，我们最先进的设备所揭示的星辰和星系，不过是宇宙中的沧海一粟。

宇宙或许是真正无限的，包含着无数的星辰和星系。但如果真是这样，你最终总会看到发光的物体。

然而，从科学角度来看，宇宙是有限的还是无限的，目前尚未有定论；我们所知道的只是我们能够观测到的宇宙部分是有限的。即便我们对宇宙的大规模结构知之甚少，我们也明白一个无限的可观测宇宙是绝无可能的。

早在19世纪，海因里希·奥尔伯斯就意识到了一个数学悖论。如果你处于无限的宇宙中，且恒星和星系的密度是固定的，那么你最终将看到，从你观察的每一个方向发出的无限多的星光。你不仅会看到近处所有的星星，随着距离的增加，你会看到更远处的星星。无论距离有多远——数百万、数十亿、万亿、万亿光年等等——最终，无论你在何处看，你都会遭遇一颗恒星。

恒星的大小、颜色和质量各异，包括许多明亮的蓝色恒星，它们的质量是太阳的几十倍甚至数百倍。在半人马座的开放星团NGC3766中，这一点得到了证实。如果宇宙是无限的，那么即使是这样的星团也不会出现“间隙”，因为更远处的恒星最终会填补这些空隙。

想象一下，如果你愿意，可以用数学方法来思考这个问题。如果恒星的密度在整个空间中是固定的，那么你将找到的恒星总数等于恒星密度乘以宇宙的体积。一颗恒星越远，它就越暗：它的亮度随着距离的平方而降低。

但你可在特定距离处看到的恒星总数与球体的表面积有关，而球体的表面积随着距离的平方而增加（球体表面积的公式为4πr2）。将恒星数乘以每颗恒星的亮度，得到一个定值。在一定距离处的亮度是特定的值：让我们称之为B，两倍距离的亮度也是B，三倍？还是B，四倍？还是B。

如果宇宙密度是均质的，你将遭遇无限多的恒星光芒。

现在将这个序列相加：B+B+B+B+...等等。你能看出答案吗？不幸的是，答案是趋向无穷大。除非这个序列有截止点，否则每个方向的夜空亮度都会获得无限值。

早在19世纪，奥尔伯斯就通过这种推理得出结论，可观测的宇宙不可能是无限的，但他并不完全确定。毕竟，还有其他天文问题。一种常见的反对意见是，这种天真的分析没有考虑到客观存在的遮光尘埃，你只需观察银河系平面就能看到这些尘埃。即使在现代，我们最著名的天文景象也充满了遮光的尘埃。

例如，我们在银河系中发现的暗淡、尘埃密布的分子云，它们会随着时间的流逝而塌缩，形成新的恒星，其中最密集的区域会孕育出最巨大的恒星。然而，尽管它们背后可能有很多恒星，但星光却不能穿透尘埃，会被吸收。

在一个有限的宇宙中，尘埃与星光竞争，因为撞击尘埃的可见光被吸收并以较低的能量重新辐射。但如果宇宙真的是无限的，那么奥尔伯斯悖论的问题会出现在每一颗遮光尘埃中：每一颗尘埃都必须吸收无限量的星光，直到它在与所有吸收的光同温的温度下辐射出光。

从我们的角度来看，可观测的宇宙可能有460亿光年，但它可能更远，甚至可能是无限的。宇宙可能是无限的，但我们只能看到138亿年来的光：自大爆炸以来的时间。

我们知道，宇宙不可能是静止的、无限的，并且充满了永恒闪烁的星星。如果是这样的话，在所有的地方和方向，夜空将永远是永恒的明亮。显然，这里还有其他工作需要研究。

事实上，由于对太空认知的局限性，奥尔伯斯在他的时代根本不可能知道宇宙的范围不是无限的（它仍然可能是无限的），但它在无限的时间内不会以当前的形式回归。我们今天居住的宇宙有一个起点，这个起点被称为大爆炸，它为所有可能存在于可观测宇宙中的物质、辐射、能量和光划定了一个起点。

艺术家对可观测宇宙的对数尺度概念图。

星系被大尺度结构和宇宙边缘的创世大爆炸的炽热、密集的等离子体所取代。试图弄清楚可见宇宙中到底有多少星系是我们这个时代的一大宇宙任务。

宇宙不是永远存在的，因此我们只能观测到特定距离内恒星和星系发出的光。因此，我们只能从它们那里获得有限的光、热和能量，我们的夜空中不可能有无限的光。

然而，这个问题又带来了新的疑虑。假如正如大爆炸理论所描述的，宇宙在其初期是温度极高、密度极大的状态，充满了物质和辐射的宇宙，那么那个时代的辐射应该会抵达我们的视野范围。无论我们的视线投向何处，无论我们朝着哪个方向观测，辐射理论上都不可能逃脱我们的观察。

基于现代的观测结果，我们有能力计算出现在的宇宙空间中存在的光子数量，得出的结果是大约每立方厘米有4.11个光子。如果我们询问为何没有察觉到它们，答案是其实我们一直在接收。假如你携带一台旧式的电视机，一台装有老旧的兔耳天线的电视机，进入星际空间的核心，远离所有的恒星和地球上的无线电干扰，然后把电视调到第三个频道。那个时候，你可以在屏幕上看到一片“雪花”斑点，这些就是源自大爆炸的辐射。

地球上的旧式电视天线，本是为了接收电视广播信号而设计的。而在整个地球上，只有极少数的“雪花”信号，约1%，是来自于遥远过去的大爆炸所遗留的辐射。

事实上，我们一直在接收着大爆炸的光线，它在天空中以一种不可避免的方式被发现。我们的肉眼无法看到它们，这是因为随着宇宙的膨胀，曾经在可见光范围内的辐射，已经移动到波长更长的范围，以至于人类的视觉系统无法察觉，身体的其他部分也一样无法感知。

然而，微波和无线电的接收器却可以捕捉到它们。实际上，正是通过这些特性，这种辐射首次被科学家发现，同时也证实了大爆炸理论的正确性：一个庞大的无线电望远镜能够在任何时刻和任何地点，无一例外地接收到这种信号。如果我们的眼睛能够适应微波或无线电波的频率，那么我们所见到的夜空将会是一片明亮而均匀的光芒，各处都没有黑暗的斑点。

如果我们的眼睛能看到微波，那么夜空看起来会像是一片绿色的椭圆形光亮。

夜空之所以是黑暗的，需要结合两个事实来解释：首先，宇宙的年龄有限，这约束了我们能观测到的辐射的距离和数量。其次，人的眼睛只能看到电磁波谱中的一小部分，即我们所说的可见光。

反观，如果我们的视线能切换到微波模式，那么无论何时何地，夜空都会显得从四面八方向我们闪耀着光芒。讽刺的是，夜空之所以在人类眼中显得漆黑一片，这全是因为我们眼睛的生理局限性所导致的。