地球公转和自转的动力由谁提供?为何多数行星都向着相同方向转?_百度...
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发布时间：2024-05-28 20:41
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时间：2024-05-31 21:14
不科学的牛顿
这就要从力学的老祖——牛顿，说起了。我们都知道牛顿在物理学上的地位非常高，可能还有不少人听说他晚年抛弃科学信了教，但基本上大家对他的一生都没有一个概略性的认识。事实上牛顿从一开始就是一个虔诚的信徒，所以根本不存在什么“科学的尽头是神学”的关系，甚至他最伟大的贡献——万有引力也是在研究神秘主义时偶然获得的。
年轻的牛顿，历史书上似乎更钟情于他油腻后的样子
在牛顿生活的时代，科学和神学甚至是神秘主义并没有明确的分界线，所谓神秘主义指的就是能够使信徒获得更高的精神或心灵之力的各种教义和宗教仪式，也就是各种巫术、魔法和炼金术。这在整个中世纪可以说是基督教的光之影，虽然正统教会没有宣传，但是有关于这方面的研究和仪式在贵族和上流社会十分盛行（这些人借此机会聚在一起搞文化交流活动，和文化坐流谈会挺像）。
神秘主义的发源，玫瑰十字会
英国皇家科学会就是因此而诞生的！没错，这个世界上最古老最知名的科学协会，令其创立者当初聚集在一起的不是科学而是神秘主义。牛顿作为第十三任会长，自然不仅仅是笃信不疑，更是将一生的精力都投入其中。
过度解读竟成就伟业
他翻译了一份来所说是古典时代的拉丁语神秘古籍，名为《翠玉录》。其前三句为：
这是确凿无瑕的真理，下方之物正如上方之物，上方之物正如下方之物，以成就主的神迹。因主的意念，万物源起自主，故万物迎合着主而诞生。
Emerald tablet《翠玉录》
这两句话和诸多“先贤的智慧”一样，写的模棱两可不明觉厉，但实际意思就是一神教的绝对主神是天上地下的唯一主宰。但牛顿却不这么理解，他认为这句话可能暗示了一个不得了的真相：天上的运动和地上的运动是一样的，它们本质上是同一种运动（所以说万有引力和苹果真的没有什么关系，这可不是一拍脑门就想到的）。
“万有”引力之所以“万有”，正是因为世间所有的物体都遵循，这在如今看来似乎是一个很正常的逻辑，但是在那个时代因为基督教的禁锢，人们普遍认为天空是上帝的居所，其运行规律和凡人所在的大地是完全不同的。
在统治欧洲千年的亚里士多德的哲学思想中，他对于世界运行规律的总结是建立在粗糙的观察和简单的空想上的。他看到石头落地快，羽毛落地慢就相当然地认为重的东西就会落地更快。他看到地面上运动的物体如果不持续施加力就会停下，于是得出结论力是物体运动的原因。
对两千年前的老人别那么苛刻
那么天体的运行在当时是如何理解的呢？答案是规律，基督教认为上帝定义了天体的动物规律，它们不受力的影响，力是凡间才有的东西。天体的运动是完美的，是神性的，是上帝指引人类的方向，给人类看看造物是多么美妙和神奇。所以当时的日心说替代地心说才会引发如此剧烈的压迫，因为这等于把教会编的谎言当街吊打示众。
地心说的天体都是大圈套小圈转
第一个打破这一思想禁锢的是伽利略，他通过一个实验告诉人们，物体的下落速度和轻重没有关系，这就是震惊世界的比萨斜塔自由落体实验。之后他又通过对单摆的仔细观察，得出了惯性定律，即物体综合受力为零时（比如重力和地面支持力会相互抵消）会保持当前的运动状态。一个滚动的球之所以停下，不是因为它没有持续的力支持，而是因为它一直在受到摩擦力的阻碍，也就是说力不是物体运动的原因，而是改变物体运动的原因。
伽利略手持一大一小两个铁球
这样一来，我们是不是发现了天上和地面的相似之处了呢？通过制造光滑的面可以让物体滚得越来越远，如果存在一个完全光滑没有摩擦力的平面，是不是物体就可以永远滚下去了呢？这岂不就和天上的星辰没有什么区别了嘛？在这样的暗示下，其实有一些人已经开始考虑上帝的居所是不是也没有什么特别的，但这毕竟是一件违反教会规定的事情，只能想想不能乱说。
但是牛顿就比较厉害了，他在翻译了《翡翠板》后琢磨琢磨，觉得这份文献暗藏的意义可太重要了（其实是牵强附会），这就是上帝在授意他找到天体运行和世界万物的规律。
地球因惯性而旋转
那么天体如果不受摩擦力，那是什么让它们保持公转而不会飞出去的呢？这一思考的成果就是万有引力定律。这样一来，牛顿就用继承自伽利略并发扬的力学三定律和万有引力将天上地下统一了，成为一代力学老祖。
老祖法相
那么说了这么长的故事，其实想强调的只有一个：地球的自转和公转是不需要动力的，因为它已经在旋转了，所以就会一直保持旋转，这是惯性带来的规律。
关于旋转最初的故事
那么既然我说了要说明白，那当然不会就满足于此。紧接着我们就要解决上面刚出现的一个问题——最初的旋转是从哪里来的？
这个问题不仅仅涉及到太阳和我们，可能要追溯到宇宙形成初期。我们就先从找规律开始吧。
猎户座星云
太阳系是如何形成的？在我们现在的太阳系里，一说到太空让人想到的一定是寒冷、黑暗、空无一物的光景。 但是并不是宇宙中所有的地方都是如此，天文学观测到在很多遥远的地方，存在着很多完全不一样的环境，在那里的宇宙空间是灼热且充满气体的，有些气体密集的区域甚至会有几百度的高温，那片区域就像是一个星球表面的大气一样丰富，我们称其为星云。
正孕育恒星的烟头星云，左边是星云图，右边的黑点是正在发肓中的恒星
因为万有引力，气体会不断向密度更大，引力更大的区域靠拢。而我们都听说过能量守恒定律对吧，放的更高的球落下里的速度也越大，这也就是说离引力中心远的物质本身就自带能量。虽然是气体，但是它们同样遵循物理规律，所以这些气体一边聚集一边升温。当最集中的区域达到相当高的温度和压力时，核聚变就会被启动，嘭！的一声，一枚恒星就诞生了！
气体越聚越多，角动量开始化为旋转
那为什么要旋转呢？为什么不能就这样安安静静地停在原地呢？因为……我们先来看几有趣的知识吧：
太阳也在自转，如果从北向南看，是逆时针方向。
除了金星和海王星，太阳系的其他行星都是逆时针自转的。
属于太阳系的八大行星、矮行星、小行星和彗星公转方向也都是逆时针方向。
金星和海王星可能是经历了意外的撞击，一个反着转（极慢）一个躺着转。它们为什么都是同一个方向？
因为形成太阳系乃至整个银河的气体分子平均自带含有方向的旋转趋势，用物理学词来说这叫角动量。所以在星云时期完全不明显的分子级角动量会在化为天体的过程中汇合并显现出来。逐渐成形的气团会因旋转而变成一个盘形物，其中一些在外层的，速度足够大的物质无法落入中心，成为了一个类似土星光环的东西，这就是原行星盘。
年轻恒星HL Tauri的原行星盘
原行星盘是行星们形成的地方，那也是恒星诞生之后发生的事了。形成方法和恒星类似，这些物质逐渐聚集，质量不太大的会形成岩石行星，就像我们的地球，质量太大的会把原行星盘的气体全部吸收，成为巨型气体行星，就像木星和土星一样。原行星盘旋转的方向就是行星们公转的方向了，这很好理解，对吧。
计算机模拟行星形成
一样的道理，虽然原行星盘中散漫的分子形成了行星，但是蕴含在物质中的角动量也不会凭空消失，它们会依附在行星上，这就是行星自转的来源。现在我们知道了，宇宙中几乎所有天体都会旋转都是因为几乎所有的物质都自带了“旋转的属性”。
为什么物质会自带旋转的角动量呢？这些角动量来自宇宙大爆炸初始的搅动，就像用手划过水面会掀起很多小漩涡一样，这些大爆炸引发的小漩涡成为宇宙中漫布的星系之源，所以漫天超过1000亿个星系的旋转方向都各不相同。
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