为什么夜晚是黑的？

夜晚的天空为什么是黑的？这是经典宇宙学中的一个著名的问题．
自古以来，人们就不断地对宇宙进行种种猜测．古代的人们曾经认为
星星是镶嵌在一个透明球面上的．中国最古老的宇宙结构学说盖天说
的基本观点是天圆地方．托勒政的地心宇宙体系和哥白尼的日心地动
宇宙体系中都包括恒星天球的内容．中世纪的思想家尼古拉认为宇宙
是无限的．牛顿把空间和时间的无限性作为他的理论的基本原理．他
还推断：星星的数目必定是无限的，而且相当均匀地分布在空间．观
测上，英国著名的天文学家威廉·赫歇耳和约翰·赫歇耳父子宣布至
少某些可观测星云是与银河系具有相同尺度和结构的由分立的恒星组
成的系统．这些星系居于整个宇宙之中．19世纪天文学家普遍认为可
观测宇宙必须是静态、无限的和均匀的．而对静态、无限、均匀的宇
宙的一个著名反对意见即夜黑问题，也称奥伯斯佯谬．这个样谬是说，
若恒星发出的光不变且都相同，而空间又是欧几里得的（平直的），
则在此种宇宙中整个天空的亮度看起来是均匀的，且与太阳一般亮．
因为无论从哪一个方向观看天空，视线都会碰到一个星星．这一点可
以用一个简单的几何论证说明：现考虑进入人眼的一束细长的锥形光
线．虽然恒星表面的视亮度与距离平方成反比，但锥体的截面积（或
恒星的数目）随距离平方而增加，则集中在锥体内的光与它从什么地
方发出没有关系，因而整个天空就要亮得像太阳一样，实际上夜空却
是黑的．如何才能消除观测与理论之间的矛盾呢？
奥伯斯的推导基于以下的宇宙学观点：
1．宇宙物质是均匀分布的．
2．宇宙是静态的．
3．宇宙是无限的．
4．宇宙存在的时间已经无限长．为了避免夜晚的天空像太阳那
么亮的结论，我们必须重新考察上述观点．一个平均密度随观测距离
的增大而减小，并以零为极限的等级式宇宙模型可以消除佯谬，但要
付出失去均匀性的代价．但迄今为止的观测结果是：宇宙物质在大尺
度空间内的分布是均匀和各向同性的．这个观点称为宇宙学原理，是
现代宇宙学理论所必须依据的公