1823 年 5 月 7 日，当黎明升起在德国不来梅市时，海因里希·奥尔伯斯（Heinrich Olbers）对一篇在历史上留下他名字的文章进行了最后的润色。在妻子和女儿去世后，奥尔伯斯博士最近放弃了眼科医生的工作，全身心地投入到他的夜间激情中：星星、月亮、陨石和彗星。
像他的许多同龄人一样，奥尔伯斯自学天文学。他在学术界赢得了良好的声誉，并在他家二楼的天文台度过了漫长的夜晚观察天空。
那天早上，奥尔伯斯得出了一个奇怪的结论：根据当时对宇宙的所有了解，夜空不应该是黑暗的。事实上，整个天空应该像太阳一样明亮。
奥尔伯斯并不是第一个注意到这个悖论的人。但他的名字是我们今天附在它上面的名字。几个世纪以来，夜空黑暗之谜一直回荡着奥尔伯斯和诗人埃德加·爱伦·坡（Edgar Allan Poe）到20世纪的天文学家和今天的太空探测器。
像他的许多同时代人一样，奥尔伯斯追随艾萨克·牛顿和勒内·笛卡尔相信宇宙是无限的。
如果宇宙是有限和静止的，那么引力应该将所有恒星聚集在一个中心点。但是，如果宇宙永远延伸下去，引力平均会在各个方向上保持平衡。
但奥尔伯斯意识到这种宇宙模型与观测结果不一致。在一个充满无限星星的无限宇宙中，无论我们在哪里看夜晚，我们的目光都应该落在恒星的表面，就像森林中的每一条视线都以树结束一样。
这就是奥尔伯斯在1823年5月7日的论文中提出的问题：当时的宇宙学模型表明，天空中的每个点都应该像太阳表面一样明亮。不应该有夜晚。
奥尔伯斯提出了一个解决方案：来自更遥远恒星的光被太空中漂浮的尘埃或其他物质吸收。英国天文学家约翰·赫歇尔（John Herschel）后来指出，这是不对的，因为任何吸收这么多光的东西最终都会加热到足以发光。
当奥尔伯斯于 1840 年 3 月 2 日去世时，享年 81 岁，我们今天所知的奥尔伯悖论之谜尚未解开。
八年后，在大西洋的另一边，诗人兼作家埃德加·爱伦·坡（Edgar Allan Poe）认为他找到了答案。1848 年 2 月 3 日，他在纽约社会图书馆向 60 人公开演讲了他的想法。
在形而上学和科学之间徘徊，坡认为宇宙是从单一的物质状态（“一体性”）中产生的，这种状态在排斥力的作用下分裂和分散。
这意味着宇宙是一个有限的物质领域。如果有限的宇宙中居住着足够少的恒星，那么我们不会在我们看的每个方向上都看到一颗恒星。夜可以再次黑暗。
即使我们假设宇宙是无限的，如果它开始于过去的某个点，那么光到达我们所需的时间也会限制我们可以看到的宇宙数量的大小。这个旅行时间将创造一个视界，超过这个视界，遥远的恒星将无法进入。
爱伦·坡在纽约社会图书馆的听众并没有给他带来他所希望的热烈接待。同年晚些时候，他在散文诗《尤里卡》中发表了他的理论，该诗很少流传。
次年，即 1849 年 10 月 7 日，坡去世，享年 40 岁。一个多世纪后，科学家们才证实了他对黑暗夜空之谜的直觉。
当通过微波辐射观察时，天空由我们的银河系主导。但在它后面，我们可以看到宇宙微波背景的微弱光芒。图片来源：ESA， HFI & LFI 财团，CC BY
在20世纪上半叶，在爱因斯坦广义相对论的刺激下，许多新的宇宙理论被发展起来，该理论以新的方式解释了引力，空间和时间。在本世纪下半叶，这些宇宙学理论开始通过观测来检验。
在1950年代和1960年代，对事实2和2.5的解释的激烈争论激怒了科学界。宇宙基本上是静止的，还是在一次巨大的爆炸——大爆炸中开始的？然而，双方的支持者都承认，他们需要解释夜空的黑暗。
英国宇宙学家爱德华·哈里森（Edward Harrison）在1964年解决了这场冲突。他表明，决定夜空亮度的主要因素实际上是恒星的有限年龄。
可观测宇宙中的恒星数量非常大，但它是有限的。这个有限的数量，每个燃烧的时间有限，分布在一个巨大的体积上，让黑暗在星星之间显现出来。
哈里森后来意识到，这个解决方案不仅由埃德加·爱伦·坡提出，而且由英国物理学家开尔文勋爵在1901年提出。
1980年代的观察证实了坡、开尔文和哈里森提出的决议。奥尔伯的悖论终于平息了。
或者也许不完全是。从另一个角度来看，这个悖论还有另一种解决方案：夜空实际上并没有那么黑暗。
在1920年代后期发现宇宙膨胀后，科学家们意识到宇宙可能一开始就非常紧凑，密集和炽热。这就是我们今天的“热大爆炸”模型。
这个模型的一个核心预测是宇宙黎明中释放的“化石光”的存在。这种化石光今天应该是可以观察到的，但不是用肉眼，因为膨胀的宇宙会把它转移到更长的波长。
这种辐射 - 宇宙微波背景 - 在1964年被发现。现在以精确的精度测量，宇宙背景辐射是宇宙中最常见的光。
我们现在知道宇宙也被第二种更微弱的背景光照亮，这些背景光是由星系在形成和演化时产生的。这种光被称为宇宙紫外线，光学和红外背景。
因此，我们也可以回答奥尔伯悖论，说天空不是黑暗的，而是微弱地闪烁着宇宙有限生命中所有微弱的遗物辐射。
2023年，奥尔伯悖论已经演变成一个丰富的研究领域。在我们自己的工作中，我们对夜空的亮度进行越来越精确的测量，并用超级计算机模拟宇宙中的恒星。我们现在可以非常准确地确定天空中的星星数量。
然而，谜题仍然存在。去年，新视野号太空探测器在冥王星轨道之外，远离内太阳系的尘埃，发现天空的亮度是我们预期的两倍。
原标题：《『为什么晚上的天空很黑？一个问题的200年历史改变了我们对宇宙的理解》