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重生强者归来_(美)乔治·伽莫夫著;阳曦译(第十一章 创世年代) 第(2/5)页

1749年,法国著名博物学家布丰伯爵在他的四十卷本巨著《自然史》中第一次尝试着从科学角度来回答这些问题。布丰认为行星系起源于太阳与来自恒星际空间深处的彗星的碰撞。他发挥想象力,描绘了一幅栩栩如生的画面:一颗“命中注定”的彗星拖着明亮的长尾巴扫过孤零零的太阳表面,它巨大的身体被撕成了许多小“碎块”,巨大的冲击力将这些碎片抛向漆黑的太空,并促使它们开始旋转(图117a)。

几十年后,德国著名哲学家伊曼努尔·康德提出了另一套截然不同的行星系起源理论。他更倾向于认为,以太阳为首的行星系是独立形成的,完全没有其他天体的干扰。按照康德的设想,原始的太阳是一大团温度相对较低的气体,这个体积相当于整个太阳系的巨型“气球”绕着自转轴缓慢地旋转。气球携带的热量通过辐射不断进入周围空旷的宇宙,与此同时,气球本身逐渐冷却,转速也越来越快,产生越来越强的离心力,于是气球变得越来越扁,最终它喷出的气体沿着隆起的赤道形成了一系列的气态环(图117b)。普拉托(Plateau)的经典实验演示了旋转物质形成环状结构的过程:他将一大滴油(太阳是气态的,但这个实验用的不是气体)悬置在另一种密度相同的**内部,利用某种辅助机械装置迫使油滴高速旋转,当转速达到某个值的时候,油滴周围开始出现环状结构。康德认为,一段时间以后,这些气体环会破裂收缩,形成绕太阳旋转的距离不等的行星。

宇宙学两个学派的理论

后来法国著名数学家拉普拉斯侯爵(Pierre-Simon, MarquisdeLaplace)继承了康德的理论,并以此为基础做出了进一步的发展,他的研究成果记录在1796年出版的著作《宇宙系统论》中。虽然拉普拉斯是一位伟大的数学家,但他并未尝试利用数学方法来阐述自己的理论,只是以比较通俗的方式做了一些定性讨论。

六十年后,英国物理学家克拉克·麦克斯韦尔(ClerkMaxwell)首次尝试用数学方法解释太阳系的起源,结果发现,康德和拉普拉斯的宇宙观蕴含着一个无法调和的矛盾:如果太阳系内的这些行星是由原本均匀分布于整个太阳系内的物质形成的,那么这些物质的密度实在太小,引力根本无法将它们凝聚成独立的行星。因此,不断收缩的太阳向外甩出的气体环将一直停留在初始状态,就像现在我们看到的土星环一样;我们知道,土星环实际上是绕着这颗行星公转的无数微粒,它们看起来十分稳定,完全没有“凝聚”形成固态卫星的倾向。

要绕开这个难题,唯一的办法就是假设太阳形成的原始气态环包含的物质比现在的行星多得多(前者至少是后者的100倍),最终大部分物质重新坠向太阳,只剩下大约1%的物质留在外面形成了行星。

但这样的假设又将带来另一个严重的问题。事实上,如果曾经有这么多物质以目前行星公转的速度绕太阳旋转,后来这些物质又全都坠落到了太阳上,那么太阳的自转角速度应该是现在的5000倍。也就是说,太阳应该一小时转7圈,而不是像现在这样大约4个星期才转一圈。

上述结论似乎彻底推翻了康德-拉普拉斯理论,天文学家只得将希冀的目光投向别处;在美国科学家T.C.张伯伦()、F.R.莫尔顿()和英国著名科学家詹姆斯·金斯爵士的努力下,布丰的碰撞理论又重新焕发出生机。当然,科学家必须根据后来发现的一些关键证据对布丰最初的观点做出一定的修正。比如说,撞击太阳的天体绝不会是一颗彗星,因为当时他们已经知道,彗星的质量实在太小,甚至连月亮都比不上。有鉴于此,他们认为入侵太阳系的天体更可能是尺寸和质量与太阳相当的另一颗恒星。


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