【宇宙科普】宇宙中的恒星多得難以計算，那為什麼宇宙卻如此冰冷和黑暗？

當我們在晴朗的夜空下仰望星空時，天空中的那些密密麻麻的亮點，每一個都可能是一顆恒星，甚至還可能是很多顆恒星共同發出的光線。科學家告訴我們，就光銀河系就有2000億到4000億顆恒星，而銀河系相對於宇宙而言，只不過是滄海一粟。

由此可見，宇宙中的恒星數量是大得難以計算的，我們都知道，宇宙中的恒星其實就是一個個「大火球」，在它們的內部，每時每刻都在進行著激烈的核聚變反應，並向周圍釋放出巨量的光和熱。比如說太陽這顆普通的恒星，其釋放出的能量只有大約22億分之1被我們地球吸收，地球就變成了一個充滿溫暖和光明的世界。

在想象中，整個宇宙也應該充滿溫暖和光明才對，然而我們看到的事實卻完全相反，現在問題就來了：宇宙中的恒星多得難以計算，那為什麼宇宙卻如此冰冷和黑暗？

這個問題要分為兩部分來解釋，我們先來講為什麼宇宙會如此冰冷。所謂冰冷是指物體的溫度非常低，從物理學的角度來看，溫度是描述一個物體內部微觀粒子（如分子、原子等）的運動激烈程度的物理量，這些微觀粒子運動得越快，物體的溫度就越高，反之亦然。

這就意味著，

溫度是大量微觀粒子熱運動的集體表現，是具有統計意義的，因此對於單個或者是數量極其稀少的微觀粒子而言，所謂溫度也就無從談起。

不巧的是，宇宙空間中的物質密度就極其稀少，平均下來大概就是每立方米只有幾個氫原子的樣子。

由此我們可以看到，在宇宙空間中，因為沒有足夠的物質來保存來自恒星的熱量，所以宇宙空間也就是「冰冷」的了。

那為什麼很多行星或者其他更小的天體也是冰冷的呢？這是因為它們要麼離恒星太遠，恒星釋放的熱量已不足以溫暖它們（比如說冥王星距離太陽非常遙遠，其表面平均溫度就只有可憐的零下223攝氏度），要麼接收不到太陽的能量，其本身又不具備保溫效果（比如說水星雖然距離太陽很近，但它背對太陽的一面溫度卻低至零下173攝氏度）。

說完了冰冷，我們再來說為什麼宇宙會如此黑暗。其實對於這個問題，科學家們也迷茫了很長一段時間，當時的思路大概是這樣的：因為宇宙中的恒星多得難以計算，照理來講，不管往哪個方向看，我們都應該看到大量恒星彙集而來的光線，所以宇宙應該是一片光明才對。

然而事實卻偏偏不是這樣，直到科學家發現了暗能量之後，這個謎題才得以解開，原來這是因為我們的宇宙是處於一個膨脹的狀態。根據實際觀測，

科學家進一步發現，在暗能量的驅動下，離我們越遠的宇宙空間，膨脹的速度就越快（距離每增加300萬光年，膨脹的速度就增加大約68公里/秒）。

宇宙的這種膨脹狀態導致了那些離我們非常遙遠的恒星，其遠離我們的速度超過了光速，以至於它們發出的光線永遠也到不了地球。

關於這一點，大家可以想象一下，假如某個人站在傳送帶向前奔跑，同時這個傳送帶又是在向後運行，在這種情況下，當傳送帶向後運行的速度超過了這個人向前奔跑的速度時，這個人就永遠都到不了終點。

而那些近一點的恒星所發出的光線，也會因為宇宙膨脹的原因而發生紅移現象（波長變長、頻率降低），當這些光線到達地球時，早已經不在可見光的波長范圍了。

也就是說，在宇宙中只有很少一部分的恒星能夠給我們提供光明，但遺憾的是，宇宙中的恒星密度並不是想象中的那樣密密麻麻，事實上，宇宙中的恒星通常都相距非常非常遙遠，比如說離我們太陽最近的恒星——比鄰星，它與太陽的距離也有4.22光年。

這樣的距離，即使以光的速度都要跑4.22年才可以到達，恒星之間的遙遠就可想而知。顯而易見的是，如此稀疏的星光最多只能用來當作晴朗夜空下的點綴，而想依靠它們來讓我們的世界大放光明，那就是根本不可能的事情了。

綜上所述，雖然宇宙中的恒星多得難以計算，但是在巨大的宇宙空間裡，它們發出的光和熱被極大地稀釋了，再加上宇宙本身又在膨脹，所以現在我們看到的宇宙才會如此冰冷和黑暗。

綜上所述，雖然宇宙中的恒星多得難以計算，但是在巨大的宇宙空間裡，它們發出的光和熱被極大地稀釋了，再加上宇宙本身又在膨脹，所以現在我們看到的宇宙才會如此冰冷和黑暗。