天文学是一门讲述宇宙形成与演变的科学，其中蕴含着让我们感到奥妙无穷的知识。阅读本书如同进行一次神奇的太空之旅，可以让我们儿时对无垠太空的遐想插上翅膀，翱翔于星空满天的浩瀚宇宙，尽情去欣赏和感悟奇妙无穷的神奇宇宙。

弗·彼·列舍特尼科夫著的《夜空为什么是黑的：宇宙是怎样形成的》向我们展现了一幅人类探索浩瀚宇宙的历史画卷。作者以丰富详实的历史资料图文并茂地告诉读者夜空呈现黑色的奥秘。本书融知识性和可读性于一体，充满了睿智和妙趣，蕴含着丰富的哲理和感悟，这些都让读者对于身处其中的大千世界产生丰富的联想和好奇，读完本书，就如同上了一堂生动的天文学知识普及课。

弗·彼·列舍特尼科夫著的《夜空为什么是黑的：宇宙是怎样形成的》讲述了科学家们在数百年间尝试解释的一种复杂现象——夜空为什么是黑的。原来，这与宇宙的结构有关。宇宙究竟是有限的还是无限的？宇宙还在继续膨胀吗？宇宙是由什么构成的呢？本书详细讲述并回答了这些令人感兴趣的问题。

本书适用于大学生、高中生和所有天文学、宇宙学爱好者。

引言

第一章 光度悖论史

 1.1 夜空

 1.2 夜空的主要奥秘

 1.3 奥秘的起源：哥白尼和迪格斯

 1.4 从伽利略到哈雷

 1.5 谢诺与奥伯斯

 1.6 埃德加·艾伦·坡的动态宇宙

 1.7 梅德勒与开尔文勋爵

第二章 我们的宇宙是如何形成的

 2.1 宇宙膨胀

 2.2 宇宙真的在膨胀吗？

 2.3 宇宙膨胀意味着什么？

 2.4 残留辐射

 2.5 宇宙暗能量

 2.6 加速膨胀

 2.7 宇宙肖像

 2.8 我们的宇宙之外

第三章 夜空的背景

 3.1 所观测到的背景

 3.2 光度悖论的解释

译者感言

1.4 从伽利略到哈雷

天文望远镜看到的另一头是什么样的？所有的东西都是一样——宇宙的黑暗。

——列茨·斯坦尼斯拉夫

1609年和1610年是天文学和整个科学史上的特殊时期。人类从未在这么短的时间内完成如此多的科学发现。这些发现的取得都是借助意大利物理学家和数学家伽利略发明的天文望远镜，不过，也不能忘记德国天文学家约翰内斯·开普勒，他于1609年打破了保存许多世纪的传统，证明了行星的运行轨道不是圆形，而是椭圆形的。

十七世纪初，欧洲出现了最早的单筒望远镜。它的发明史并不完全清楚，或许，最早的这种工具在十六世纪末就已经出现了。有时人们传说，第一架天文望远镜出现于1604年，由一个荷兰眼镜制造匠人扎哈利·亚塞根据意大利人的模型而制造，《科隆大主教1590》对此有所记载。另一个可能的发明人——约翰（汉斯）-利佩格，他是具有德国血统的荷兰眼镜商人。

1609年夏天发生的事情，还是让伽利略自己来说吧：“……当时我正在威尼斯，这里的人们听说这样一件事，一个荷兰人献给玛弗利茨亚伯爵夫人一只光学管，用它可以非常清晰地看见距离很远的物体，仿佛就在眼前一般。关于这个消息没有更多的东西了。得知这个消息之后，我就回到了当时居住的帕多瓦，并开始琢磨这个东西。回到帕多瓦的第一个夜晚，我就有了想法，于是第二天就把东西做好了，并把这个消息告诉了在威尼斯的朋友们，前一天我对他们说起过这件事。然后，我马上开始制作另一个更为完善的观测工具，六天之后我把它带到了威尼斯。这个共和政体的几乎整个贵族阶层立刻轰动了，人们纷纷惊奇地察看这架天文望远镜，前后长达一个多月时间……”图8是十九世纪一幅画的复制品，画面内容印证了伽利略的话。画面展现的是1609年八月的一个晚上，伽利略正在向威尼斯总督展示自己制作的望远镜。

1609年年底，伽里列奥·伽利略开始利用自己的天文望远镜系统地观测天空，并在1610年3月出版了著名的《星际使者》（Sidereus Nuncius），这本书涵盖了他的首次观测成果。伽利略发现月球上存在山脉，木星拥有4颗卫星（他据此认为木星系统与太阳系统相似）。通过比较天文望远镜中恒星与行星的图像，伽利略发现两者看上去完全不同：恒星依然是一个闪烁的亮点，而行星则呈现为一个明显的圆圈轮廓。稍后，伽利略还发现了金星位相、太阳黑子以及土星的奇怪形状，后来弄清楚了，这就是著名的土星环。

《星际使者》描写的与这本书的书名有直接关系的一个最著名发现——银河“其实就是无数颗恒星组成的庞大星群。无论将望远镜对准银河的哪个区域，马上就会看到数量巨大的恒星群，其中很多恒星显得很大，可以清楚地观察到。而很多小一些的恒星观察不到。”

1610年4月8日，开普勒得到了伽利略的这本书，开普勒当时在布拉格担任鲁道夫二世的皇室数学家（遗憾的是，这份体面工作并未给开普勒带来物质财富）。4月19日，开普勒完成了自己的对话录，这是“与星际使者的对话，它是必死无疑的伽里列奥·伽利略前不久赐予我们的，这位帕多瓦的数学家”。开普勒针对伽利略这本书做出了详细评价。

在自己的《对话录》中，开普勒绝对相信伽利略在望远镜里看见的东西：“也许，我可能显得过于大胆，如果就这么轻易地相信你的论断，而不基于自身的体验。可是，为什么我要不相信学识丰富的数学家，其通过正确推论的风格足以得到证明，这种风格没有丝毫虚荣，绝不为了获得公众的认可而胡说八道，妄称看见了实际上并未看见的东西，出于对真理的热爱，不惧怕与最流行的观点相抵触。”

对伽利略发现的大量微弱恒星进行评注，开普勒写道：“你可以毫不犹豫地坚信，可见恒星超过了10000颗。不过，恒星越多，而且越密集地铺展在天空中，就越说明我在《论新恒星》一书中关于宇宙有限性论据的正确性……书里作了证明，有人类居住的、由太阳和数颗行星组成的宇宙一角占据着特殊地位，因此，不可能再有类似我们地球和太阳这样的景象。”书中继续写道：“太阳肉眼可见的尺寸会比10000个小恒星加在一起还要大很多倍吗？如果是这样，而且那些小太阳其类型也同我们的太阳一样，为什么它们放在一起的亮度并没有超过我们的太阳呢？那些遥远的太阳发出的光亮，散播在空旷的空间怎么可能这么微弱，而我们的太阳只要其光线透过针尖般的细细孔洞照进敞开的房间，光亮就已经超过我们在房间外看见的那些遥远恒星的样子，这是为什么呢？”

基于类似论据，开普勒得出结论，伽利略发现的无数恒星都比太阳微弱得多，否则，它们加在一起的光亮早就遮掩住自己了：“我们的太阳比其他所有恒星加起来发出的光还要明亮。”“我们的宇宙——不单单是包含着无数其他群体的宇宙。”

开普勒的宇宙——这是茫茫黑暗中的一个光点。它是一个由无数恒星组成的球体，众多行星环绕着的太阳位于这个球体的中间。这个宇宙是有限的——它到处都被黑暗的墙壁围着，我们在恒星之间的光亮中可以看见它。

实质上，开普勒是基于上述现象总结出光度悖论（无数与太阳相类似的遥远恒星理应遮挡住太阳），并且得出自己的结论——宇宙在空间上是有限的，其中包含的恒星数量也是有限的。

对于科学而言，十七世纪还有一个不同寻常的年份。1687年，艾萨克·牛顿出版了《自然哲学的数学原理》，这本著作奠定了经典物理学的基础，也基本描绘出了一直持续到二十世纪初的宇宙景象。在《原理》一书中，牛顿并未提及有关宇宙宏观结构问题，也丝毫没有论及恒星问题。1692年和1693年期间，在与年轻的牧师理查德·本特利的来往书信中，提到了这些问题。

P19-22

其实，“儿童式”的问题最难回答。为什么天空是蔚蓝色的，而小草是绿色的？为什么人有两条腿，而小猫却有四条腿呢？……回答这类问题或者需要一定的幽默感，或者需要具备相关事物的详尽知识。

我的这本书讲述的就是这些“儿童式”问题之一：为什么夜空是黑暗的？尽管看上去显得有些幼稚，然而这个问题却涉及我们宇宙的最基本结构概念——当宇宙中出现最初的天体时，宇宙在空间和时间上是有限的吗？夜空的黑暗——这是显而易见的简单事实，实际上，它也是历史上最为重要的原始天文观测，这种观测在我们对周围宇宙的认识中起到了重要作用。

对于大多数人来说，类似问题显然已经不太能引起人们的兴趣。尚在童年懵懂之时，我们就获得了有关周围宇宙结构的儿童式标准答案。这些回答总体上是正确的，可是往往索然无趣，晦涩难懂。如果学校开设了天文学课程，时间也非常短暂，毕业前以及选择将来职业的时候，这个领域往往不是同学们的选项。所以，天文学水平，或者说任何自然科学知识水平在社会中都非常低下。这一点的最好证明——每天电视和报纸上的天文现象预告、特异功能表演、出现日食和月食引起人们议论纷纷，更不用说大型粒子对撞机的启用……随便问一个人关于季节变化的原因——最好情形下，对方的回答是地球时而接近太阳，时而远离。而关于南北半球季节变换的时间不同，人们似乎知道，但并没有思考这种矛盾现象产生的原因。而至于季节问题——一项社会调查显示，我们当代很多人认为，太阳在围绕地球旋转！

然而，以前一直都是这样——每代人都觉得教育水平一直在下降。当然，这可能并非真实情况，因为人类仍然在发展进步。可是，看来针对我们周围的宇宙以及控制它们的定律（会使用电脑或者发动汽车并不属于这些知识），这些中等水平的知识，几乎没有变化。消除这种愚昧无知的方法之一就是科普书籍。当然，人们总是希望科普书籍既有可读性，又能够吸引读者，就像卡尔·萨根或者史蒂芬·温伯格写的那种书，不过，即使不是那么出色的科普书，对于普及大众的科学知识也是大有裨益。

令人遗憾的是，畅销的俄语科普书并不多，尤其是基于现代宇宙图景流畅地讲解，让内容变得通俗易懂，而不是枯燥地单纯讲述那些基础理论知识和实验事实。很多科普书籍的缺点在于试图“包罗万象”，导致内容过于简单化，成了示意图的讲述。结果，读者头脑中形成的科学概念，就像零散事实的大杂烩，而这些事实往往是理论家们加入个人主观想法的无据论断。

为了避免落人这种流行叙述模式的窠臼，我将只讲述一个问题——夜晚为什么是黑暗的？换句话说，就是讲述一下夜空背景问题。其实，即使这部分话题实际上也非常广泛，其中涉及当代宇宙学和银河系之外天文学的许多重要问题。

为了弄清楚夜空的秘密，我们首先应该认识一下以前关注过这个问题的思想家们。其中有些人我们绝对意想不到，例如，我们将会认识哈姆雷特亲王和埃德加·艾伦·坡的原型。详尽讲述这个故事的所有参与者，基本不可能，因此，我们将会特别关注那些相对不为人知的情况。

接下来，我们将汇集那些主要的天文观测事实，同时还有关于我们宇宙结构的推测，然后讲述现代科学解开夜空之谜的过程。书中有些内容可能显得略微深奥，因为我们面前不仅是一本畅销书，而且还是一本科普书。