伊曼努尔·康德 ,1724年出生在 德国 。他年轻时就几乎熟悉了 自然科学 各门学科的发展现状,成了一位学识渊博的科学家。作为一位自然科学家,康德抱有朴素的唯物论观点,即承认不依赖于人的意识而存在着“自在之物”,承认物质发展的客观规律性。因而,他31岁时匿名发表了《宇宙发展史概论》,大胆否定了 宇宙起源 的神创论,提出了宇宙起源的“星云假说”,第一次用科学观点回答了宇宙成因这一重大而又基本的科学问题,为近代科学技术的发展做出了巨大贡献。
基本介绍
伊曼努尔·康德 在《 自然通史和天体论 》中,用 引力 和斥力的观点描述 天体 的运动和发展说:“构成我们 太阳系 星球的物质,在最初时都分解为基本微粒,充满整个宇宙空间。……这些微粒具有促使它们相互运动的基本能力,它们本身就是活力的一个源泉。在这种情况下,物质就立即努力于形成自己。密度较大而分散的一类微粒,凭借引力从它周围的天空区域,把密度较小的物质聚集起来。但它们自己又与所聚集的物质一起,聚集到密度更大 质点 所在的地方。而所有这些又以同样方式聚集到质点密度更为巨大的地方,并如此一直继续下去,直到形成诸团块 天体 。在这同时,斥力使凝聚起来的团块天体发生旋转运动。” 伊曼努尔·康德 又写道:“向 引力 中心下落的微粒,由于斥力的作用,会杂乱地从 直线运动 中向侧面偏转出来,使垂直的下落运动变成围绕降落中心的 圆周运动 ”。这样发生的旋转运动,逐渐向一个垂直于其转动轴的平面集中,最后形成 行星 绕 太阳 运转的圆盘状结构的有规则的 天体系统 。康德的上述描述,使 宇宙 天体的生成理论,第一次从 神学 禁锢中解放了出来。
补充内容
康德假说
1755年, 德国 哲学家康德(I .Kant)在《自然通史和天体理论》一书中,根据 万有引力 原理提出了“星云假说”。假说的主要内容是:宇宙中散布着微粒状的弥漫物质,称为原始物质。在万有引力作用下,较大的微粒吸引较小的微粒,并逐渐聚集加速,结果在弥漫物质团的中心形成巨大的球体,即原始 太阳 。周围的微粒在向太阳这一 引力 中心垂直下落时,一部分因受到其他微粒的排斥而改变了方向,便斜着下落,从而绕太阳转动。最初,转动有不同的方向,后来有一个主导方向占了上风,便形成一扁平的旋转状 星云 。云状物质后又逐渐聚集成不同大小的团块,便形成 行星 。行星在引力和斥力共同作用下绕太阳旋转。 伊曼努尔·康德 关于 太阳系 是由 宇宙 中的微粒在 万有引力 作用下逐渐形成的基本观点是可取的,它能说明行星的运行轨道具有的 共面 性、近圆性、同向性等特点。但康德假说解释不了太阳系的 角动量 来源。
拉普拉斯假说
1796年, 法国 数学家 拉普拉斯 ( Laplace )在不了解康德假说的情况下提出了星云假说。他提出太阳系是由一个灼 热的气体 星云 冷却收缩而成的。原始的灼热 星云 呈球状,直径比今天太阳系直径大得多,缓慢地自转着。后来,由于冷却而收缩,其自转速度逐渐变快,同时因 赤道 附近的 离心力 最大,故星云逐渐变扁。一旦赤道边缘的离心力大于星云对它的吸引力,赤道边缘的气体物质便分离出来,形成一个旋转的 气环 ,由于星云继续冷却收缩,上述过程重复发生,又形成另一个旋转的气环,最终形成了与 行星 数 相等 的气环(称 皮埃尔-西蒙·拉普拉斯 环)。 星云 的中心部分最后形成 太阳 ,各环在绕太阳旋转的过程中逐渐聚集形成行星。行星也同样发生上述作用,形成 卫星 。 土星 的光环可能就是由尚未聚集成卫星的许多 质点 构成的。 拉普拉斯 假说同样能解释行星运行轨道的各项特点,以及组成太阳、行星和卫星的元素一致性,也能解释 太阳系 角动量 的由来,但解释不了角动量分配的特点。另外,而是由于吸引力引起的。 星云 在收缩过程中,温度不是降低而是升高。
魏扎克假说
德国 物理学家魏扎克于1945年提出的旋涡学说强调了湍流在太阳系形成中的作用。他认为, 星云 盘内离 太阳 相同距离的质点的 公转 椭圆轨道 具有不同的偏心率,所以盘内会出现旋涡。旋涡的排列很有规则性:盘分为几个同心环,越外面的环越宽,每个环内有同样数量的旋涡,魏扎克估计的数目是五个。旋涡内物质的转动方向和公转方向相反。在相临两环的三个旋涡之间,会出现次级旋涡,这些次级旋涡的转动方向和公转方向一致, 行星 就在这种次级旋涡里形成,所以行星具有正向自转。通过适当选择初始条件,这个理论不但能说明行星的公转和自转,而且能够说明行星间的距离。
霍伊尔假说
霍伊尔 的假说试图解释 角动量 问题。按照他的方案,质量巨大的缓慢旋转的 太阳星云 ,在 引力 的作用下不断 塌,直到一个不稳定的原太阳形成之后坍塌才终止。在原太阳周围, 星云 物质呈环状分布。环中的气态物质发生凝聚,原太阳的部分角动量转移到受磁力作用的 电离 气体环,而 宇宙 尘埃粒子的吸收则给正在形成的 行星 增加了质量。然而,在原太阳附近,较轻元素被不断增加的辐射赶走。结果形成了两类不同的行星枣靠近太阳的 类地行星 和离太阳较远的 气态巨行星 。
阿尔文假说
1942年 瑞典 天体物理学家阿尔文(H. Alfven)提出了自己的星云假说。他认为, 太阳 先形成,行星和卫星则是由远处下落到太阳附近的弥漫物质形成的。最初这些物质温度高而且是电离的,它们被太阳的 磁场 和星际磁场维持在离太阳几千天文单位(天文单位是太阳和 地球 之间的平均距离)的空间,后来由于冷却,才由电离状态转变为中性状态,并向太阳下落。下落中的物质相互碰撞聚集,并不断被加速,当其动能增加到一定程度就再度 电离 ,从而停止降落,便在 太阳 附近形成若干云团。云团里逐渐形成了 行星 和卫星。另外, 太阳磁场 的磁力线随太阳的自转而转动,使云团中的电离 质点 随之转动,云团中的中性质点也被电离物质拖着转动,这就意味着太阳通过磁场作用把自己的一部分 角动量 转移给了云团,所以行星具有很大的角动量。
戴文赛假说
1977年,我国著名天文学家戴文赛根据 天文观测 的实际资料并吸取各家假说之长,提出了关于 太阳系 形成的看法。其要点如下:
(1) 50亿年前 星际物质 因彼此吸引而收缩,形成一个旋转的原始 星云 团。原始星云团不断收缩,越转越快,并逐渐变扁。
(2)原始星云最初的温度很低,为冰点以下200多度,由于收缩使大量 引力势能 转化为 热能 ,使其温度逐渐升高。
(3)原始星云收缩到大致为今天 海王星 轨道的大小时,其 赤道 处的旋转 离心力 大致等于星云本身对赤道处物质的吸引力,因此赤道处的物质便不再收缩,但星云内部还在继续收缩,最后就形成了一个周边较厚而中心较薄的旋转星云盘。
(4)原始星云中大约97%的物质通过收缩而在星云盘的中心聚集成为 太阳 ,其余物质中细微的固体 质点 通过相互碰撞和 引力 吸引聚集成为 行星 。
(5)离太阳较近的区域因为温度高,原始物质中大部分 挥发性 物质几乎全部逃逸,剩下的是铁、硅、镁、硫及它们的 氧化物 ,组成体积和质量较小、但密度较大的 类地行星 。离太阳较远的区域因为温度低,除了拥有类地行星物质以外还有大量的氢原子、氢分子、氦、氖等捞 镏蕯,以及氧、碳、氮及它们的 氢化物 ,它们组成了体积和质量均大但密度较小的 木星 和 土星 。离太阳最远的区域的行星因受太阳的吸引力微弱,大部分捞?镏蕯逃逸,或所存很少, 行星 的体积、质量、密度约介于前两类行星之间。
(6)由于 太阳 曾经抛射出部分带电物质并损失了 角动量 ,而行星是由原始 星云 中最外面的物质形成的,这部分物质的角动量本来就很大。