芨芨草博的《戲說宇宙(5)》涉及到了一個至今懸而未決的問題。那就是星系和太陽系最初是如何“轉起來”的。這個問題應當分為兩部分。1關於WHY的問題,也就是哲學問題,或者叫第一推動問題。2關於HOW的問題,也就是科學解釋問題。 芨芨草:【我是這麼想的,如果只有引力,則兩個物體互相吸引,兩者之間的距離就會越來越近,最後撞到一起去了。為了保持動態平衡,兩個物體都要旋轉,當引力和離心力的合力為零時,就是兩個物體保持距離平衡的那一個點了】 ---從WHY的角度說,您的這個想法其實是非常有道理的。假如大爆炸模型是正確的,那麼宇宙不僅不應當有總動量矩,就連絕大多數星系和太陽系的局部動量矩也都應當等於零才對。但是人們所看到的卻是另一幅景象。宇宙中到處都充滿了局部動量矩。轉動而不是平動,似乎是宇宙運動的主分量。 科學的任務是只負責對現象的解釋而不問為什麼。即,科學一般不大關心第一推動問題,也就是上帝最初是如何像一個“抽冰猴”的小孩那樣,給每個星系和太陽系都“抽上了一鞭子”的。 雖然有不少當代物理學家用計算機模擬星系由於萬有引力所導致的相互碰撞所產生的旋轉運動以及螺旋形狀。但是他們有一個秘密不會告訴別人。那就是初始值的設定。我可以肯定,所有這類模擬的初始動量矩都不等於零。以兩個質點的情況為例。假如兩個質點的初速度設為零,或者設為有限值,但總動量矩為零。那麼碰撞就只能是正碰撞,因此肯定“轉不起來。”因此雙星相互旋轉的情況永遠不會出現。 先簡單說說動量矩是個啥玩意。一個質點相對於一個固定點的動量矩,就是從這個固定點到質點之間的距離矢量(r)與質點的動量(mv)的矢量積。同理,宇宙,或者星系,或者太陽系,或者太陽自身的的動量矩,就是所有質點的動量矩的總積分。矢量積的一個最大特點,是“只搜集”相互垂直(或者不平行)的那部分分量內容。也就是轉動分量,或者用場論的術語,叫做旋度。(萬維有不少反共擁美的“正電子版申紀蘭大媽”都被俺搞到了“眩暈”的程度。旋度=旋暈的程度。) 再舉一個動量矩的例子。假如把萬有引力常數提高一億倍。那麼兩輛反向行駛着的高鐵在相互措過的一瞬間,就會相互纏繞在一起,形成一對類似於雙星,或者類似於一個兩條臂膀的銀河系那樣的旋轉系統。但前提是,兩輛高鐵必須是在兩個相互錯開的鐵軌上。假如兩輛高鐵是在同一個鐵軌上,就會出現正碰撞,但卻不會旋轉。因此,兩條雙向鐵軌之間的垂直距離,也就是“錯距,”就是所有星系和太陽系的動量矩的最初來源。 按照這樣的思路,那麼星系或者太陽系的動量矩來源似乎變得很好解釋。例如,假如宇宙形成的最初,是充滿了到處亂飛的的星際塵埃。那麼總會有兩個平行的但卻反向運動着的,同時又像高鐵那樣有些錯位的情況。這個想法看似合理,其實是有問題的。因為根據目前的觀察,幾乎宇宙中的所有星體都是因為眾多的“幸福的錯距”才轉起來的。總之,與平動分量相比,星系的旋轉分量無論如何也顯得有些過多了。 但是如果從HOW角度看,按照牛頓的萬有引力定律,太陽對地球的引力大小的確與太陽的自傳無關。換言之,太陽可以以任何角速度繞着任何一個軸轉動,都不會影響太陽對地球的引力大小。也就是說,按照經典力學,地球圍繞太陽公轉的動量矩,與太陽自轉的動量矩,以及太陽系整體的總動量矩,三者是各自獨立的。但總動量矩卻是守恆的。也就是說,假如某天地球與火星撞在了一起,雖然地球和火星各自繞太陽轉動的動量矩都發生了改變,但是太陽系的總動量矩仍然與碰撞前相同。太陽的自傳角速度,也不會因為地球與火星的碰撞而有所改變。
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