本文全文发表在《中国国家天文》2008年第8期，请勿转载

发了前两篇后，发现已经有不少人急了，哼哼，别着急，这个系列有十来篇，你们的误解多半后面会提到的。另外，各位如果自认不是“民科”，就请不用急着来对号入座。如果自认是“民科”（也就是不懂却自以为懂，听不进我的话的），恕我就不奉陪了。本文后列出的相关文章，是由科学网的软件根据发表文章时填的“标签”自动选择的，并非我有意要加某人或不加某人的某篇文章，列出的文章也并非说明我对之表示认可。对于本文来说，我填的关键词是“宇宙学”，如果想让自己的文章在这些相关文章里出现也不难，照样在自己文章里填上就是了，请不要还没弄懂就乱猜一通我的想法，还说什么列入的哪几篇属于哪一类云云。

3．广为人知的奥伯斯佯谬和获得意外青睐的层级宇宙

还是回到“牛顿宇宙”上来：它本身存在一些内在的困难，这一点人们很早就意识到了。比如著名的奥伯斯佯谬（Olbers paradox）：如果宇宙是无限而永恒的，并且其中均匀分布着恒星（这看上去也是很合理的假定），那么我们朝任何方向望去，都有无限颗恒星，虽然远处的恒星的光传到我们这里也会有所减弱，但总的效果是，夜空将不是黑暗的而是无限亮的。这与事实显然不符合，所以这种宇宙图象不可能是完全正确的，但问题究竟出在哪里呢？在现代宇宙学建立之前，人们很难给出确切的答案。奥伯斯本人认为，星光被分布在宇宙中的物质所吸收。不过如果真是如此，这些物质本身也会被加热并发光，因而夜空虽然不是无限亮，但也应该是亮如白昼的。

如果恒星不是一直存在，而是只存在了有限长的时间，那么这个佯谬可以解决——这是为什么在现代宇宙学里不存在奥伯斯佯谬的根本原因，因为根据现代宇宙学理论，第一代恒星是在宇宙大爆炸之后，距今一百三十多亿年前才开始逐渐形成的，大部分恒星的形成还要晚得多。在现代宇宙学里，还有另一个因素也有利于这个问题的解决，那就是由于宇宙的膨胀，恒星发出的光被红移了，这也减弱了星光。实际上夜空中还是有星光背景的，特别是在红外波段夜空不完全是黑的。但是，在牛顿宇宙学的框架里，很难使用这种办法解释奥伯斯佯谬，因为既然宇宙一直存在，那么为什么直到某一刻恒星才开始形成？除非借助上帝的第一次推动，否则这不太容易理解。

一种在传统牛顿时空框架内解释这个佯谬的办法是所谓层级宇宙：恒星组成星系，星系则组成更高一级的某种结构，如此一层层上去。瑞典天文学家沙利尔(Carl Ludwig Charlier,1862年～1934年)曾提出了这样一种宇宙模型——在此之前，德国数学家朗伯特（Johann Heinrich Lambert,1728年～1777年)也有过类似的思想，用现代的数学语言来说，他们认为宇宙里的物质分布是一种分形(fractal)结构。由于这些结构是一层层形成的，因此当我们考虑越来越大的尺度时，恒星的密度也越来越低，这样当计算夜空中星光的时候，就不会无限亮了。这个理论提出的时候，缺乏相应的数学工具（分形理论），观测上也没有什么证据，因此并不太受重视，研究上也没有取得多大进展。后来曼德尔布罗特(Benoit Mandelbrot)提出了分形数学理论，证明可以用这种方法在传统时空的框架内解释奥伯斯佯谬，不过那时大爆炸宇宙学理论已经有其它证据支持了，因此这只是作为一种数学模型，而并不反映真实宇宙，曼德尔布罗特本人也并不反对大爆炸理论。现在的宇宙学理论认为，在一定的尺度上，星系的分布可以视为分形结构，但在更大的尺度上（大约十亿光年以上）星系的分布基本是均匀的，不构成分形结构。关于这个转变尺度的具体值，学术界目前也还有不同看法，也有一些学者认为这个转变尺度远远大于十亿光年，但这个分形大尺度结构的形成过程可以用现在的标准宇宙学理论解释清楚。不过，在比可观测的宇宙更大的尺度上，宇宙又有可能是分形的（见后面讨论混沌暴胀的部分），但这与沙利尔原来的想法已经大不相同了。

尽管沙利尔的理论在西方并未受到太大的重视，但因为这种层级宇宙的思想与我国哲学教科书中的某些观点似乎比较一致，因此一度在我国的各种天文教科书以及天文馆的展览中都常常提到它


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