Ви коли-небудь замислювалися, чому нічне небо чорне, хоча у Всесвіті мільярди зірок? Якщо простір нескінченновеликий та повний зірок, хіба нічне небо не повинно бути яскравим від їх світла?
Або білим, враховуючи, що в космосі існують зірки різних типів — червоні, жовті, білі, голубі... Безліч! Ця загадка відома як парадокс Ольберса.
Сам парадокс названий на честь німецького астронома 19-го століття Генріха Ольберса, який популяризував цю ідею, але насправді її підіймали раніше - Томас Діггес та Едмонд Галлей.
Парадокс полягає в наступному: уявіть, що ви стоїте в лісі, який нескінченно простягається в усіх напрямках. Куди б ви не подивилися, ви побачите дерево. Так само, якщо всесвіт нескінченний і повний зірок, куди б ви не подивилися в небо, ви побачите зірку. Отже, нічне небо має бути таким же яскравим, як поверхня зірки.
Однак ми знаємо, що це не так. Нічне небо здебільшого темне, за винятком кількох тисяч зірок, які ми можемо побачити неозброєним оком. Тож як ми пояснюємо це протиріччя?
Існує кілька можливих рішень парадокса Ольберса.
Одне з них полягає в тому, що всесвіт має свої кордони. А якщо він має обмежений розмір і форму, то в ньому існує лише певна, скінченна кількість зірок. Отже, деякі напрямки на небі вказуватимуть на порожній простір, де немає світил і, відповідно, зоряного світла.
Втім, таке рішення порушує інше питання: що лежить за краєм Всесвіту? Чи є там межа або стіна, яка відділяє його від чогось іншого? І якщо так, то що знаходиться по той бік матеріального?
Колись Ісаак Ньютон задав тренд класичної дискусії. Англієць вважав, що всесвіт статичний, тобто не змінюється з часом. А нічне небо темне, тому що деякі зірки знаходяться занадто далеко від Землі. Вони слабкі, щоб ми могли їх побачити.
Інше рішення: всесвіт не статичний, а динамічний. Якщо космос розширюється, як припускає сучасна космологія, то зірки віддаляються від нас з різною швидкістю. Чим далі зоря, тим швидше вона віддаляється від нас. Це означає, що світло від далеких зірок розтягується на більші довжини хвиль завдяки ефекту Доплера.
Тобто світло стає червонішим і тьмянішим, коли воно подорожує космосом. Зрештою, воно тьмянішає, переходячи у невидимі інфрачервоні та радіохвилі, які наші очі не сприймають. Ми бачимо лише наших сусідок, які все ще достатньо яскраві, щоб бути видимими.
Підхід, сформульований Едвіном Габблом. Тим самим, який довів, що Чумацький Шлях — не єдина галактика у цілому космосі.
А от Субрахманьян Чандрасехар, американо-індійський астрофізик, взагалі стверджував, що ми бачимо не тільки “живі” зірки, але й чорні діри. Тому і небо — чорне.
Третє рішення: всесвіт не вічний, а тимчасовий. Якщо всесвіт має кінцевий вік, тоді існує межа того, як далеко ми можемо зазирнути в космос. Швидкість світла скінченна, а це означає, що йому потрібен час, щоб подорожувати з одного місця в інше.
Наприклад, Сонце ми бачимо із запізненням на вісім хвилин. Тому, коли ми на нього дивимося, ми бачимо його таким, яким воно було вісім хвилин тому.
Так само, коли ми спостерігаємо за далекими зірками та галактиками, ми бачимо їх такими, якими вони були мільйони або навіть мільярди років тому.
Ми не здатні бачити об'єкти, які знаходяться далі, ніж відстань, яку світло долає за час існування Всесвіту. Ця відстань називається горизонтом спостереження. Все, що знаходиться за цим горизонтом, невидиме для нас; світло ще не досягло нас.
Вказані рішення не виключають один одного. Всі вони сумісні з нашим розумінням матеріального. А саме:
- Всесвіт скінченний за розміром і формою (хоча його точна геометрія досі невідома);
- Всесвіт розширюється в усіх напрямках (з прискоренням);
- Всесвіт є часовим за походженням (близько 13,8 мільярда років).
Ці властивості означають, що більшість зірок занадто далекі, занадто слабкі або занадто молоді, щоб бути видимими для нас. Лише крихітна частина з них робить свій внесок у яскравість нічного неба.
Але жодне з наведених пояснень не дає відповіді на просте питання: чому небо — чорне?
