第九章
康德星雲假說
要研究恒星是怎樣形成的，我們的太陽(連同它的家族-)是一個很好的樣品。關於太陽家族，我們已經有了開普勒定律和萬有引力定律o，於是，現在就可以著手研究一下，我們這個家族是怎樣形成的?形成於何年何月?目前這種顯赫的局麵還可以維持多久?
這裏首先有一個有趣的向題：為什麼行星們都沿著橢圓形軌道運動?
這個問題比較簡單。在地麵附近，重力是豎直向下的，但如果你把一塊石頭朝著和重力方向不一致的某個方向甩出去，石頭就不會沿著重力的方向筆直落下去。石頭得到的初速度越大，初速度的方向越接近於與重力方向的垂直，這種偏離就越大。根據理論計算，一個物體在地球的高空如果在與地球引力方向垂直的方向上獲得一定大小的初速度，這個物體便不會落向地球，而是繞著地球中心作圓周運動。如果初速度更大些，物體就需要作橢圓軌道運動，人造衛星就是用這個方法發射的。
因此，行星一定是在過去的某個時候獲得了某個初速度，所以它們都沿著橢圓軌道運動。於是，現在的問題是：這“某個時候”是何時?行星的初速度又是怎樣得到的?要弄清楚這個問題，就等於是要回答：太陽係是在哪一天形成的，是怎樣形成的，於是我們就找到了太陽係的“開端”。
在牛頓的時代，要回答這個問題的確是十分困難的，就連牛頓這樣偉大的天才也對它一籌莫展。後來的曆史表明，要研究太陽係的起源，人類當時所擁有的科學技術以及觀測資料，實在是遠遠不夠用。
有人曾想用“永恒”的說法來進行解釋。這種說法是：太陽係可能在無限久遠的過去就已經是這個樣子，今後也將永遠是這個樣子；也就是說，太陽係沒有開端，也沒有終結。但是這個說法人們是很難接受的，所以科學家們仍然堅持不懈，一定要找到太陽係的“開端”。在這方麵，光靠萬有引力是不夠的，還需要研究更多的別的東西。
在這個時期，伴隨著西方的資產階級革命，人類在哲學、物理學、化學、天文學等方麵都有：了巨大的發展。在天文觀測方麵，由於望遠鏡越來越好，便觀測到了木星、土星的衛星，以及土星的光環。望遠鏡又幫助我們把白茫茫一片的銀河分解成許許多的恒星係，還觀測到幾十個雲霧一般的星雲。
在這樣的背景下，有兩位科學家先後對太陽係的起源提出了突破性的見解。
1755年，德國哲學家康德首先提出了“星雲假說”。半個世紀以後，法國天文學家拉普拉斯根據自己獨立研究的結果，也提出了相同的學說。
康德認為，太陽係的前身很可能是一塊稀薄的氣體雲——星雲。這塊氣體雲在本身的引力作用下，逐漸地收縮，變得越來越密集，同時也就由於某種原因開始旋轉，並且隨著不斷收縮而轉得越來越快。由於越轉越快，它的形狀就越來越扁，直到扁得像一塊薄透鏡；後來這個“透鏡”的最邊緣的一圈被分離出來，成為一個繼續旋轉的氣體環；隨著“透鏡”繼續旋轉並且越轉越快，又會繼續再分離出第二個環，第三個環……分離出來的每一個環又在自身引力的作用下逐漸聚集，最後都凝聚成一個一個的行星，而最後剩下的氣體雲則凝聚成一個巨大的、發光的恒星，處在整個行星家族的中央，這就是本陽。至於行星的衛星係統，也是按照類似的過程形成的。
按照這個假說，最後形成的行星、衛星係統應當具有如下特征：所有的行星、衛星大體上都在同一平麵上，並且都朝同一個方向運轉，而我們的太陽係恰恰就是這個樣子，所以康德的星雲假說能夠闡明太陽係結構上的一些特征。康德接著又把他的學說推廣到恒星世界。他推斷：恒星都有各自的行星係統。他還進一步預言：在宇宙中，天體不斷地形成，又不斷地毀滅；許許多多的太陽正在宇宙的各處形成和開始燃燒，另外的許多太陽正在熊熊燃燒，還有許多太陽則正在趨向熄滅。這就是茫茫宇宙中一幅大致的景象，以後各方麵的進展都證明康德的上述預言是對的。
康德的星雲假說也不是盡善盡美的，它還有著嚴重的缺陷，其中最主要的缺陷就是沒能很好地解釋太陽係所具有的巨大的角動量，特別是角動量在太陽係裏的分配情況。
為了能夠準確地測量和表示一個正在運動的物體所具有的“運動的量”，物理學家引進了“動量”這個概念，一個物體所具有的“運動的量”取決於兩個因素：物體的質量和速度，所以物理學家就用這兩者的乘積來表示“運動的量”，稱為動量。動量是有方向的，它的方向就和速度方向相同。如果有兩個質量相同的物體，以大小相等的速度朝相反的方向運動，那麼它們的動量的總和就等於零。
說到這裏，問題就出來了。現在，設想有一個均勻的圓盤以一定的角速度繞它的中心軸旋轉，我們來計算這個圓盤所具有的動量。這個計算十分簡單，如圖所示。在圓盤上任意取一部分A，在和4對稱的地方取另一相同部分B。因為圓盤是均勻的，所以隻要A、B兩部分的麵積(當然取得很小)相同，它們的質量就相同。同時，這兩部分的速度恰好大小相等，方向相反，這樣它們的動量的和為零。將這個討論推廣到整個圓盤，最後得到的結論是：圓盤的總動量為零。