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【星系优美外形是“舞动奇迹”的产物】哈勃太空望远镜观测了一个奇特的星系 , 它的形状好似一块极为平顺和圆润的“超级煎饼“ , 该星系距离地球为2500万光年 , 它是一个中间厚、周围薄的圆盘结构或螺旋星系 , 被正式名命为ESO373—8的星系不是一个孤立的 , 在它的周围环绕了7个星系 , 8个星系共同组成了互为邻居的星系团 , 该星系团是银河系中一个更大星系团MGC2997的一个小星系团 。 从哈勃图片可以看到星系ESO373—8的侧影 , 从侧面看上去的它好似一个单薄的闪耀着光芒的条纹 , 巨大的条幅横跨在无比辽阔的星空 , 所有的星体和星云错落有致地排列在一个扁平形状的星系之内 , 形成了一个均称而整齐的超大圆盘 。
如此多的星体组成了扁平的结构 , 星系的形状看上去好似一块伸长的薄煎饼 。 人们的大脑很难想象一个庞大星系的空间造型 , 人类的力量与形成星系的自然力量相比可以忽略不计 , 天文学家致力于从自然要素寻找星系形成的力量 。 当人们停止日常的脚步 , 仰望星空时 , 从心里涌现了一个疑问:星系为什么好似一个中间凸起、四周扁平的碟状结构?有某种未知的原因 , 人们设想了星系形状形成的原因 。 设想一种情形 , 人们坐在一张转动的椅子上 , 当椅子转动时 , 人们向外伸展了腿 , 手臂慢慢向内收拢 , 当人们的身体收缩成一团时会发现 , 即使没有外力的作用或旁边的人没有推动转动的椅子 , 椅子的旋转速度也将变得更快 。 人们在旋转的椅子上获得了体验 , 而星系在旋转过程中改变了形状 , 两种运动遵循了同样的物理机理 , 物理学家将以上的物理效应称为“角动量守恒定律” 。
衡量一个作直线运动物体的快慢时 , 物理学家使用了“速度”概念 , 衡量一个作圆周运动物体的快慢时 , 物理学家使用了“角动量”概念 , 对于一个绕定点转动的物体而言 , 角动量相当于物体的质量乘上速度、乘上转动物体与定点的距离 。 角动量遵循角动量守恒定律 , 当一个转动的物体不受外力的作用时 , 当物体在旋转过程中突然减少物体质心与定点的距离时 , 该物体的旋转速度将会加快 , 反之 , 该物体的旋转速度将会减慢 , 而在转速变化的过程中 , 该物体的角动量保持不变 。 角动量守恒定律解释了花样滑冰运动员的一个“规范动作” , 当花样滑冰运动员的表演动作快要结束时 , 身体的旋转速度会变得越来越快 , 他们将手臂和双腿向身体的内侧收拢 。
角动量守恒定律解释了地球和太阳似乎永不停息的自转运动 , 牛顿设想的“上帝之手”和“第一推动力”是多余的 , 晚年的牛顿回到了自然现象的宗教解释 。 法国著名天文学家、数学家和天体力学家拉普拉斯(1749—1827)提出了星云收缩的假说 , 这一假说的理论基础是角动量守恒定律 。 拉普拉斯认为 , 形成太阳的星云是一团巨大、灼热和旋转的气体 , 太阳星云大体为球团形状 , 逐渐地冷却和收缩 , 而太阳星云的收缩遵循了角动量守恒定律 , 在收缩过程中加快了太阳星云的旋转 。
在中心引力和离心力的共同作用下 , 太阳星云逐渐地变成了扁平的盘状 。 一旦星云在收缩过程中取得了离心力和引力的平衡 , 部分留存的星云物质演变为一团绕中心转动的球环体 , 同时形成了几个中心体以外的球环体 , 在中心位置旋转的球环体最终凝聚成一颗太阳 , 在中心外围旋转的球环体最后凝聚成太阳系的各大行星 。 在大行星凝聚的过程中 , 一部分分出的星云物质球环体在凝聚过程中形成了各大行星的卫星 。 角动量守恒定律的应用没有例外的情形 , 从距离地球2500万光年的星系ESO373—8到任何一位在座椅上自由旋转的天文学家或天文爱好者 , 自然事物都不能违背这一定律 。
从一个气体组成的巨大球状体中诞生了星系 , 开始了星系演变的历程 , 在球状星云缓慢旋转的过程中 , 球状气体在引力作用下逐渐向内侧的质心塌陷 , 星云球体的体积将变得越来越小 , 旋转的速度将变得越来越大 , 以至于球体的外形最终变成了圆盘状 , 整个星系看起来好似一块在宇宙空间伸展和旋转的超大披萨饼面团 , 各种天体和星系物质在碟形的圆盘内“上下飞舞” , 甚至要“蹦跳”出星系的圆盘 , 但无济无事 , “逃逸”的天体和星系物质都将被星系旋转的巨大力量拉回圆盘 , 角动量的守恒规律发挥了作用 。 星系形成了流线型的外形 , 外形构造遵循了物理学的基本定律 。 星系外形看起来美轮美奂 , 十分符合人类的美学法则 , 但自然之美的神秘性超出了人类科学的感知能力 。
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