关于太阳系的科学论文

发布时间:2021-12-27
关于太阳系的科学论文

  太阳系起源是21世纪国际科学界最具挑战性的难题。小编为大家整理的关于太阳系的科学论文,希望你们喜欢。

  关于太阳系的科学论文篇一

  太阳系彗星的形成

  [摘要]行星或卫星在太阳系的边缘死亡以后,其构成物体如大金属矿石块和大金属核球等坚硬的较大金属物体球块飘散于空中,向太阳表面作自由落体运动,在高温和高速的运动过程中,金属球与沿途周围的空气发生剧烈碰撞和磨擦产生火花,不断被激生火的气体形成了发光的气体包层,金属球前部被撞飞的金属粒子,也在身后留下火红的热金属粒子流,并且,气体包层的易被电离的气体粒子在太阳强辐射的作用发生光电效应,生成电离子层,在太阳光和辐射的作用下发光生辉。混合在一起的气体包层、热金属粒子流和电离子层在高速运动金属球的身后形成了长长的火柱,在阳光的照射下,光芒四射,太阳彗星就这样产生了。

  [关键词] 星球旋涡体 自由落体运动 光电效应 彗尾

  太阳系的彗星是由行星或卫星死亡解体以后,主要由紧凝在一起的构成原行星或原卫星的大金属矿石块或行星金属核球块所形成。

  一、星球存在的形式

  星球的存在形式是星球物质层次包压形式,即不同气体层旋进包裹中心实心球并推动实心球旋转的旋涡体形式。具体来说是,相对高热的星球处于寒冷的宇宙空间之中,不断地向周围空间散发热量,推动周围的寒冷空气,受推压的寒冷空气对之产生反作用包压,从而形成了相对寒冷的空气包压中心热球的气体旋进流,把热球卷裹在中心并推动其旋转,形成星球旋涡体。

  当星球在长期的演化过程中热量消耗到一定的程度,星球向外的热推力与包裹星球的寒冷空气的包压力的相互作用,不足以形成或维持气体旋涡体时,构成星球的各种物质形态因失去外气体旋进流的包压而分崩离析,飘散于宇宙空间之中,星球就死亡了。

  一般来说,在宇宙中物质球体外面包有旋进气体流的星体,才可以称为星球,

  二、太阳系行星和卫星的死亡及其死亡的地方

  太阳系行星(或卫星)因热而生成,失热而灭亡。它的灭亡主要有以下两个原因:

  第一,内因方面:在行星旋涡体中,当行星热量减少时,包裹行星的气体旋涡体变小。因为,行星向外的热气体物质膨胀推动力与由外向内的旋进气流包压力是作用力与反作用力的关系,行星热量减少,行星向外的热气体物质的膨胀力也相应减弱,包裹行星的外冷气旋进流的包压力也相应减弱,行星的外包气体旋涡体的体积也相应变小。气体旋进流的包压力减弱,绕行星旋转而具有离心力的物质因受外气包压力的减弱而向远离行星的方向逐渐退移(包括其卫星),行星上空的大气也一层一层地向外空逃逸。最后,行星的外气旋涡体逐渐减小以至消失,大气层不复存在。

  第二,外因方面:包裹行星的气体旋涡体减小到一定的程度,或者,退到太阳系边缘的行星距离太阳太远,太阳的各种辐射相当微弱,对行星大气层的气体粒子的辐射不再能使之产生较稳定和高温的电离层和磁层,行星因热而膨胀的热气体与外界宇宙的气体之间的温差大大缩小,不足以形成或维持一个由外冷气体包压中间热气体团的较稳定的旋涡体,就是说,由周围冷气态包裹而成的独立的较稳定的行星旋涡体系统消失了。

  内外因的作用,使行星失去了包裹其外的气体旋涡体,没有了外面气体旋进流包压的行星就分崩离析,构成行星的各种物体发生分离,飘散于太空中变成星际物质,有的变成流星雨,有的变成陨星、有的变成彗星。

  卫星的死亡方式同行星的死亡方式是一样的,论述从略。

  在太阳系中,行星的死亡,大多发生在太阳系的边缘,即太阳旋涡体的边缘,因为,在那里,周围环境最寒冷,加快了行星热量的消耗,另一方面,太阳辐射微弱,行星得到太阳的热能最少,也很难形成对行星大气有保护作用的电离层和磁层,行星容易因失热而亡。行星和卫星死亡的地方,就是彗星诞生的地方。

  三、太阳系彗星的产生

  1、行星残骸下落的原因

  存在气体旋涡体包裹的行星或卫星,如同里面有钢球的热气球,其受到的浮力很大,能悬浮于空中,没有了大气的包裹,如同热气球在空中发生破裂,内中的钢球失去了气球的浮托而立刻向下作自由落体运动。举个例子,内含有钢球的热气球悬浮于地球上的空气之中,此时,热气球受到地球向外的热气推力(表现为大气浮力)与热气球环绕太阳公转具有的离心力之和等于地球大气旋进流向下对之的包压力(表现为重力),两种力量相等且力向相反的作用力共同作用,使热气球悬浮于空气之中而不向地面堕落。当热气球破裂后,里面的钢球显露出来,没有了外层气球包裹的钢球,受到地球向外的热气推力大大减少,钢球受到的大气浮力与钢球因公转而具有的离心力之和都小于钢球受到的大气旋进流向下的包压力,在包压力的推压下,钢球向地面作自由落体运动,换句话说是,裸露的钢球受到大气浮力的大大减少,而在重力的作用下向地面作自由落体运动。(外气球破裂后,裸露的钢球受到的大气旋进流向下的包压力虽然也相应减小,但是,钢球受到的地球大气浮力的减弱程度要大于其受到的大气旋进流的包压力的减弱程度,以至钢球受到的旋进气流向下的包压力大于钢球受到的地球向外的热气推力与离心力之和,即重力大于浮力,以致钢球在旋进气流向下的包压力的推压下,作加速下落运动,即自由落体运动)。

  在太阳系中,行星的运行原理是一样的。由气体旋涡体包裹的行星环绕太阳作公转运动,如同内有钢球的大气球悬浮于太阳旋涡体的气体旋进流之中,环绕太阳公转。行星受到来自太阳的太阳风和各种辐射等构成的热气推力的推动而悬浮于太阳旋涡体的旋进气流之中,悬浮的原因是,一方面,包裹行星的气体旋涡体就像气球一样,受到太阳向外的热气推力更大;另一方面,太阳的各种强辐射在行星大气上层形成温度较高的电离层,使行星旋涡体就像皮球一样更具坚性和韧性,加大了受到来自太阳的热气推力。此时,行星受到太阳更大的向上热气推力与行星公转具有的离心力之和恰好等于行星受到太阳旋涡体旋进气流向下的包压力,使行星悬浮于太阳旋涡体中,沿着一定的轨道绕太阳作公转运动,不至于逃离太阳系或下落到太阳表面。

  当行星死亡解体后,构成原行星的各种物体就失去了外面包裹的气体包层,它们受到的太阳向外的热气推力的减弱程度大于受到太阳系旋进气流向内的包压力的减弱程度,也就是说,分散的物体受到太阳旋涡体旋进气流向内的包压力要大于其受到的太阳向外的热气推动力与其因公转而具有的离心力之和,在旋进气流包压力(太阳重力)的推压下,它们向太阳表面作加速下落运动,即自由落体运动。其中,构成原行星(或原卫星)的大金属矿石块或中心核金属球团,在高温和高速的运动中不易碎裂或溶化,演变成彗星。(在我的包压论理论体系中,不存在万有引力,物体的落体运动是由星球的旋进气体流的包压力推压造成,而不是万有引力的牵引产生)

  2、彗星的形成

  (1)彗星的初始演变

  在太阳系边缘的行星或卫星死亡以后,凝聚在一起构成原行星或卫星的各种物体失去了气体包裹外层,裸露分散于太阳系边缘的空中,在太阳旋涡体旋进气流的包压力的推压下,向太阳表面作自由落体运动。太阳旋涡体的气体旋进的速度比地球旋涡体气体旋进的速度大得多,致使太阳系旋进气体流的包压力比地球旋进气体流的包压力大得多,即太阳的重力比地球的重力大得多,因此,在太阳系中,物体的自由落体运动的加速度比地球上物体自由落体运动的加速度要大得多。

  在太阳系边缘死亡的行星或卫星,其分散的各种物体残骸以很大的加速度向太阳表面作自由下落运动,物体残骸有泥土块、冰块、大小石头块、大小金属矿石块、大金属核球块等物体,这些物体在快速下落的运动过程中,与沿途周围空气发生剧烈碰撞和摩擦而生热,当物体发热和运行速度达到一定的程度,其中,泥土块、冰块、小石头、小金属矿石块等小物体,在高温中易碎裂或溶化的大石头、大金属矿石块或大金属核球等较大的物体,有的就会在高温和快速的运动中碎裂或气化变成星际尘埃或流星雨,有的先成为短命的彗星,随后分裂成流星雨;在高温和高速运动中不易碎裂散开的大金属矿石块和大金属核球等坚硬的较大物体,能够长时间以整体的形式运动,变成了真正的沿一定轨道作周期往返的彗星。

  大金属核球块是行星(或卫星)的中心高温的核演变而来,行星解体后,构成行星外层的地壳、地幔的物体脱离以后,剩下的由重金属组成的地核,就会凝固在一起形成不易分开的大金属球团。并不是所有的行星中心核都能形成坚硬的大金属球团,要看其物质的组成而定。

  (2)彗星的形成

  在太阳系边缘散开的构成原行星或卫星的大金属矿石块和大金属核球等坚硬的较大物体,在太阳旋涡体旋进气流向内的包压力的推压下,向太阳表面作加速自由落体运动。从太阳系边缘开始作加速下落运动,速度越落越快,经过多年和长距离的加速下落,速度达到了惊人的地步,重金属球与沿途的气体物质发生剧烈的碰撞和摩擦而生热,使重金属球的温度越积越高,当其运动速度达到一定的程度,碰撞和磨擦能使其温度上升到几千甚至上万摄氏度,当它穿过温度高达几十万上百万摄氏度的近太阳且热气体密度大的大气环境时,碰撞和磨擦使重金属球的温度能上升到几十万摄氏度。此时,重金属球就变成了炽热的金属球。

  当高热的金属球飞行的速度快到一定的程度,其同沿途空气发生剧烈的碰撞和摩擦中产生火花,强大冲击力使火花向周围奔射,在金属球身后留下了跟随着的长长的火柱,如同在海上飞驰的气艇,在其身后跟着长长的浪花柱道一样;高速的炽热金属球与周围的气体发生猛烈的碰撞和磨擦时,其前部的高热金属粒子被击飞,飞溅着火光,向四周飞射,也在身后留下长长的火红的金属粒子流;受撞击的空气因高温而燃烧或气体粒子被击分裂,有的形成带电离子,有的形成易被电离的粒子,在太阳强烈的各种辐射的作用下,被电离并形成高温的电离子包层,这些带电离子、被击飞的热金属粒子、燃烧的空气粒子等热粒子混在一起,互相发生反应和作用,增加了气体包层的热气体和等离子体的厚度、温度和火光的强度,包裹着飞奔的金属热球并在其后面形成了长长的由热气体、热金属粒子流和等离子体组成的火、光、电混合火柱,构成长长的彗尾,在阳光的照耀下,熠熠生辉。这个高热金属球与火柱分别是彗核和彗尾,共同构成了彗星,彗星就是这样产生了。

  彗星越接近太阳,其彗尾越长,越远离太阳,其彗尾越短。

  3、彗星的运动

  在太阳旋涡体中,从边缘到太阳表面上的燃烧带,旋进气流的旋进速度由慢到快递增,这种有 规律的变化自始至终影响着彗星的运动情况。在太阳系边缘彗星延生的地方,彗星的运动速度与其周围太阳旋涡体旋进气流的旋进速度差不多。彗星向太阳表面开始下落时,由于旋涡体旋进气流的速度慢,推压力弱,使彗星受到的包压力也弱,彗星下落的加速度小而速度慢。在彗星逐渐下落的过程中,由于周围旋进气流的速度逐渐加快,彗星受到的旋进气流的包压力的推压也逐渐增强,加速度也逐渐增大,下落的速度逐渐加快。当其运动速度快到一定的程度,彗星的物质核与沿途空气发生碰撞和磨擦使气体发热发光并使部分气体粒子发生分裂时,彗尾产生了,彗星就真正出现了。彗星继续下落,加速度越来越大,其下落速度也相应越来越快,在接近太阳最近点时,其运动速度达到最快。(彗星越向太阳靠近,它受到的太阳光、热、电、各种射线和辐射等构成的太阳热气的推动阻力就越大,并且,在太阳旋涡体中,从边缘到太阳表面,物质密度由小到大递增,空气阻力也增大。增大的气体物质密度的阻力和太阳热气推动力在一定的程度上减缓了彗星下落的运动速度,但是,在强大的运动惯性的作用下,在最近太阳点上,其飞行的速度也是最快的。相反,在最远日点上,其飞行的速度最慢)

  彗星靠近太阳表面时,不断增大的太阳热气一方面减缓了彗星下落运动的加速度,另一方面,推动彗星偏离太阳运动。在强大的运动惯性和太阳热气推动力的共同作用下,快速下落的彗星在太阳表面附近偏离太阳,绕道从太阳的另一边向远离太阳的方向飞驰而去,奔向太阳系边缘。

  绕道太阳奔向太阳系边缘的彗星,在运动惯性和不断减弱的太阳热气推动力的作用下,逆着太阳旋涡体的旋进气流穿行,在此过程中,彗星一直受到周围旋进气流的包压力的推压阻力,旋进气流的包压力一方面推压和控制彗星,使之沿着曲线路径向其初始诞生的太阳系边缘地方逐渐靠近;另一方面,缓减彗星的运动速度,使之作递减速运动,造成其运动速度逐渐变慢。当速度慢到一定的程度,彗星的物质核与沿途空气的碰撞和磨擦不足以使气体被激生火发光或使气体粒子发生分裂时,彗尾就消失了,彗星就成了普通的金属球小天体。

  当彗星飞到太阳系边缘其诞生的地方时,其运动速度已经相对很慢,与其周围旋进气流的运动速度差不多,其运动速度产生的惯性冲力已大大减小,此时,其运动惯性冲力已不足以抵抗太阳旋涡体边缘的旋进气流对之的包压力,在旋进气流包压力的推压下,彗星又开始准备反过来向太阳作加速自由落体运动,重复上一次的绕日运动,此时,彗星完成了一次回归,其运动轨迹从太阳系边缘到太阳表面附近,呈长扁椭圆形,太阳处于其焦点上。

  彗星每绕太阳飞行一次,其彗核的金属外层就要减损一圈,因为,在运动过程中,高温的彗核与沿途的空气发生激烈碰撞,其外层的很多金属粒子被击飞,特别是,在温度高和空气密度大的近太阳地区并且运动速度很快的时候,被击飞离的粒子更多,彗星的质量损失更大。因此,每绕太阳一次,彗星的质量就要减少一些,体积也要缩小一些。当然,一些彗核小或容易碎裂或容易溶化的彗星是短命的,还没有完成绕太阳一周时,就已经变成流星雨而毁灭掉了。

  4、彗尾的分叉和彗星的偏转

  彗尾主要由三个部分组成,第一个是被激燃烧的气体包层;第二个是被击飞的火红的金属粒子流;第三个是太阳强烈辐射引起光电效应而产生的电离子包层,这三个包层(或流)都在不停地进行着短暂的生成和熄灭的运动。在彗星运行的大部分时间里,这三个包层是交织混合在一起的,呈现单一彗尾的形状。但是,在太阳热气(太阳风和各种辐射)推力非常剧烈的时候,这三个包层在尾部出现分叉。这是因为,气体火花天酒地包层、热金属粒子流、电离子包层三者对不同程度的太阳热气推力的受力情况不同,受力大的偏角大一点,受力小的偏角小一点,当三者受力情况不同时,就会因偏角不同而出现一个彗星有双彗尾或三彗尾的现象。

  彗星在太阳附近快速穿行的时候,太阳热气的推动力对之的影响很大,太阳表面物质的剧烈活动造成太阳热气推动力的巨大变化,在一定程度上能影响着彗星的运动状态,这种推动力的巨大变化会造成彗星运动路径在一定程度上的偏转。

  5、彗云的产生

  快速穿行于空气中的彗星的强大冲击波在其前方和侧面周围形成一个圆锥形气体流动波包层,包围着彗星前方和侧面,彗星就处在这个圆锥形气体包层的焦点上(正如,船只航行于湖面上,从船头的湖水面到船两边的水面始终伸散开一个平面锥形的水波带,水波带始终在行船的前面,而行船始终处在这个平面锥形水波带的焦点上)。这个气体流动波包层是彗星快速运动具有的强大冲击波对其运动前方的空气的巨大冲击而产生的,冲击波的冲击促使前面周围空气以波的形式向前方剧烈推挤,推挤的空气受到前面气态的阻力而形成空气流动波包层,也可以称为气体搅动波包层,剧烈的冲击波造成的推挤力并没有使气体发生质变,因此,这一气体包层的气体较难发生发光的现象,不易被人们观察到,但是,在彗星的运行过程中,它始终存在并包围在彗星的前方和侧面周围,被称为彗云。彗云并不是彗星的一部分。

  四、结语

  彗星不是什么神秘的天体,只是一般的行星或卫星死亡后,由其部分残骸演变而来,行星或卫星的部分残骸的异常快速的运动使之具有巨大的能量,巨大的能量使其在与沿途周围的空气物质发生剧烈反应并在太阳强辐射的作用下而生成跟普通行星或卫星不同的特殊的天文现象,即彗星现象。

  某个行星的彗星是由这个行星的卫星死亡以后,卫星的一些残骸在高速运动中演变而成;太阳系的彗星是由太阳系的行星及其卫星死亡的残骸在高速运动中演变而成;其他星系的彗星的形成也同理。当然也不排除少量的彗星是外来的小天体撞入某个星系而形成,但是,某个星系的彗星主要是这个星系在自己系统中孕育而成的。

  参考 文献:

  [1] 韦青松,《星球物质层次包压论》,见《 科学 中国人》2010年第04期

  [2] 沈春康主编,《大气热力学》,[m],北京:气象出版社,1983

  [3] 胡中为、王尔康 主编,《行星科学导论》,[m],南京,南京大学出版社,1998年8月

  [4] 周体键 编,《简明天文学》,[m],北京,高等 教育出版社,1990年9月

  [5] 陈载璋等,《天文学导论》,[m],北京,科学出版社,1983年

  关于太阳系的科学论文篇二

  关于太阳系形成机制的理论思考

  摘 要:太阳星云的形成机制可从两方面进行理论思考,一是依据太阳星云主要特征与太阳系形成过程推知致密星体的形成机制及其理论模型;二是主要从经典力学与量子力学两个角度,探讨相对论关于时空弯曲与超引力、虫洞旅行之间可能存在的联系。

  关键词:太阳系;形成机制

  1.太阳星云的坍缩过程分析

  原恒星向主序星转变涉及两个主要过程:一是星云向内的坍缩过程,一是原恒星的慢收缩状态。

  当褐矮星内部的氢耗尽,其气体壳和一些星际尘埃被抛出,形成一个直径近一光年的星云。如此小的星云若形成像太阳系这样的星系是远远不够的。但恒星(这里指较大的主序星)在形成白矮星、中子星这类致密星体时,其气态外层都会向周围宇宙空间抛出大量主要成分为氢(h2)的物质。被抛出的气体体积与质量往往都很大,与大量星际物质相互作用形成直径达几十光年甚至更大的星云,只有这样才可能形成像太阳系这么大的星系。因此可以认为,太阳星云是由一个红巨星或超巨星抛出的物质与宇宙尘埃相互作用而成。

  明确这一假设,接下来将分析太阳系中太阳与各星体的形成过程。太阳系星云形成后的巨大质量,对周围空间星际物质的吸积越发剧烈,后来由于星云所吸积的物质质量与体积大到可打破星云外部与内部气体的力的平衡时,外部气体便在极强自引力下向星云内部坍缩,但这时星云内部密度并不随之瞬间增加。只有当坍缩进行到一定程度,外部密度较大物质才会在星云中央形成一密度非常大的、处于慢收缩阶段的天体,也就是原恒星。在这个星体形成后,周围星际物质被以更快速度吸进这个形体内部,从而使星体内部密度越来越大。当原恒星密度达到一定程度,由于恒星内部物质分子的剧烈运动与相互碰撞以及外部物质不断加入,恒星内部温度越来越高,使使星体发出的引力子路径开始因其他更多引力子作用向内弯折,最后又回到恒星,与恒星内部分子剧烈摩擦,产生大量热能。

  原恒星与太阳的最大区别是前者内部不会进行“恒星核合成”。我们知道,太阳依靠内部热核反应维持自身运行,为此就应存在一临界值,当原恒星内部温度越来越快升高时会达到这一临界值,具体温度应在600~700万摄氏度间。因为在这个温度下,占原恒星内部大部分的氢分子彼此发生碰撞时才不会再弹开,而是开始聚集成更重的氦,也就是开启恒星的核融合,从而引发恒星内部核聚变。这一变化结果使原恒星正式转变为一个主序星。

  2.太阳星云坍缩过程的分子与热平衡

  太阳星云的质量应介于104~106个太阳质量,其直径应达到数十个秒差距,亦即一个小型的超新星遗迹。分子云有一些物质的集合区称为分子云核。当星云因自引力或者jeans不稳定性而坍缩时,其体积会迅速缩小,导致外部物质向引力最强处快速挤压与收缩,这一引力中心则应是原星云物质最稠密部分(“稠密分子云核”)。星云坍缩过程如同较弱且相反的沃尔哲流体动力学模型(当然是比较近似的),即在坍缩最开始阶段,大量氢分子与其他分子剧烈摩擦,使星云温度骤然上升。当其自身热量的产生速度高于辐射速度时,恒星便会由辐射相进入绝热相。此时稠密云核内分子都具有较高能量,能对周围直线运动分子产生强大引力,使之因引力偏折沿一种螺旋状轨道撞上星核,并在周围形成一个吸积圆盘;在分子量再处于一个临界值时,星云又会发生一次坍缩。这时的星云坍缩向外界的热辐射呈几何级数增长,并远高于星云辐射水平;其内部温度更因外部分子不断加入而加速增长,致其辐射损失可被忽略;当这个稠密分子云核达到一定密度时,其分子开始互相制约,呈现一种较为稳定结构,并使热量不再迅速升高,与辐射量逐渐趋于稳定。于是太阳星云的坍缩停止,原恒星产生,星云开始新一轮活动周期。

  3.太阳星云坍缩过程中力的平衡

  爱因斯坦的广义相对论方程中预言宇宙有一起点,尽管他本人一直对这一结论持怀疑态度,不过后来实验结果还是表明宇宙一定有一开端,且有一非常热的早期。[1]现代物理学理论认为宇宙早期空间中充满均匀的中性原子气体云,处于一个几乎是零电荷的高度均匀空间中,但由于jeans不稳定性,宇宙空间的物质密度开始出现差异,也就是“密度涨落”。这种情况下我个人认为巴莱多的理论更适切:那些密度较大区域的重要性远大于充盈整个空间的中性原子。密度涨落起初只有极小表现,jeans不稳定性逐渐放大了这种差异。

  宇宙空间引力作为一种长程力不会只对自己较近区域产生影响,而是凭长程力在宇宙中形成引力超强的“核”,此“核”的施瓦茨半径很可能比其实际直径还大,这也使其引力比黑洞还要强很多倍。其形成早期,还有可能在自己周围形成像太阳系这样的恒星系统。但用不了多久,这个区域便会坍缩成一个超级黑洞,这个引力超强区域会引起极强烈的时-空翘曲,不仅会使整个宇宙都黯淡无光,还会由于其高于极限的逃逸速度将宇宙一切吞噬:这个黑洞也许会使宇宙几乎陷入空无一物的境地,或是在弗德里曼宇宙模型中,成为宇宙的“终结者”――引发整个宇宙的坍缩,加快了大挤压的来临。由于引力恰到好处的作用范围,使得宇宙中可以同时存在多个高密度区域,形成多个自成一系的星体与星系。

  正如前文谈到的,分子云因本身质量不断增加引力也随之增长。按爱因斯坦的质能方程,两者在以光速平方的速度(c2)增长。[2]我们可想象有这样一个极限,即星云引力如此之强,对时-空翘曲作用如此之大,使其本身向外界施加的引力一部分也被偏折回来,并作用于自身。这一过程用量子力学描述应是:引力子被从星云发出时总要消耗一定能量,可当引力场过于强大时,一部分引力子消耗全部能量,又被其余引力子带回星云,并作用于本身。这种引力可称为“自引力”。

  星云于是会在自引力带动下坍缩。因其质量与体积都很大,坍缩也不止发生一次。分子被吸进星云内部时快速增长的密度与温度给位于稠密分子云核外部的气体提供了足够能量,使外部气体压力随之升高,并可达到能与自引力相抗衡的压力场,从而使其可以终止星云塌缩,最终重新建立起一个力学平衡,也就是原恒星。   4.经典力学与流体力学对原恒星球面成因的解释

  在坍缩进程启动后,原来外形并不均匀的星云开始逐渐演变为类似恒星的球状。在星云开始坍缩之后,其体积不断缩小,但角动量并未改变。因此其自转速度会逐渐加快,由于稠密核心上的物质受力均匀,因此逐步形成了球状。这一形成原理与液体表面张力有几分相似,因为构成原恒星外部大气的虽多是气体,但其密度较高,可以具备比有些液体更大的分子力。我们知道,星云所处的是真空环境,外部几乎没有对其施加引力的物质,或只有施加很小引力并可忽略不计的物质。星云外部物质所受的最显著的力便是来自内部的自引力,因此无法保持较稳定的力学平衡状态,实际上这会使得星云有一种自动缩小的趋势。现在我们将星云外层假定为表面层,其密度较内部要稀疏许多;由于外部分子间的斥力仍然存在,因此分子的排列虽较稀疏却维持在一个互相牵引的范围内,于是使整个表面有收缩倾向,并形成同等质量下表面积最小的形状――球体的样子。

  5.能量散失引起的原恒星慢收缩像

  上面我们曾推断星云坍缩时周围会形成一吸积圆盘,这一圆盘也恰恰是恒星重力、引力、磁场等共同作用的结果。

  原恒星在形成时体积比太阳大很多。原恒星自身的力学平衡是建立在由其内部分子提供能量的引力与附属于分子引力位能的压力的平衡之上的;而温度自内向外的逐步降低则一定会导致压力梯度的形成。正因为整个系统在热学上的不平衡性,使内部无时无刻不在向外界进行热传递,外部分子也不断向星际空间进行热辐射。而且原恒星的能量来源完全是内部分子相互之间以及与外来分子的碰撞产生,无法达到像恒星那样自给自足。只有当原恒星内部密度达到一定程度时才会产生热核反应,在此之前,恒星内部除向外散失能量并靠引力继续俘获星际物质支持自身外什么也不能做。随着能量向外部的传递与辐射,引力与压力的平衡逐渐被打破,但由于压力不是单独存在而是依赖内部分子运动产生的能量,因此星体不会被相对引力来说偏大的压力“压”得再次坍缩,相反压力倒会逐渐降低,使外部分子引力位能相对减少。这使恒星内部温度不会因能量快速流失而降低。这样整个原恒星便处于一种慢收缩相,其内部结构却一直很稳定,直到转化为恒星。

  6.高维时空中的跳跃性与不稳定性

  从引力与时空相互作用看,我们也许可做如下推断:引力对周围时空的弯曲可能不只限于四维时空,而是在翘曲时空的同时将其他维度舒展开来,使空间具有更强能量。当我们用黎曼几何对现实时空条件进行理论计算时也许会发现其结果显示宇宙空间的翘曲截面要远大于四维空间可容纳的时空范围,而这也可解释虫洞存在的可能性。这还可被解释成时空由于过度翘曲而引起的维数递增,这样当我们位于多于四维的空间时便有可能实现虫洞旅行。在同维参考系中我们只要遵循洛伦兹变换公式,就可以随意变换;而当我们将参考系维数由一维向四维逐渐增加时,参考系中每个事物的运动模式也会随之改变,而且其普遍规律都是比在原维数的运动更为快捷,且能达到在原维数中根本不可能达到的运动状态,这一现象可以用一段二维弦的运动来阐释:当空间只有二维时,弦运动只能限于一个平面且只限于这个平面,其运动速度极限(这一速度是无法达到的)就是对这个平面的逃逸速度;当这段弦落入三维空间时就可轻易达到原来在二维空间根本不可能达到的速度。同理,当我们从四维时空中到达高维空间时,光速将是一个很容易就能达到并超越的速度,从而我们也就具备了虫洞旅行条件。

  经上述分析我们可推出:之所以十一维中的其他七维被卷曲的很小,是因为如果它们不被如此卷曲,这个稳定的空间(也就是所谓的四维空间)就不会存在,其他维也不会有卷曲机会。因为当这些维度像x,y,z三个空间维与t时间维一样被释放出来时,整个宇宙空间会处于一种高度无序化。只有当这些维度都以一定规律和顺序卷曲并排列时,宇宙空间才有可能形成,或说宇宙空间的形成依赖维度数量。空间的四维性质是十一维在大尺度结构中的不全面体现,正如五颜六色的光屏一旦旋转起来就剩下白色一样。

  7.太阳系其他行星的形成

  星云坍缩始于稠密云核,后者只是星云中许多密度涨落最强的一个,换言之还有很多分子云核同时吸取星云中的物质。这些分子云核有的在原恒星形成时落到其引力场中被俘获;还有一些随其周围吸积圆盘绕着原恒星自转。这一个个小的物质集合仍能维持自身并不被吸入原行星内应有两个主要原因,一是这些集合距离原恒星较远,所需引力位能较强;二是吸积圆盘所产生的离心力会进一步增大引力位能强度,由于这些集合位于吸积圆盘外部,其自转速度越靠外也就越快,因此产生的离心力也就越大。这种力的相互支撑在原恒星周围又形成一些原行星系统。经过多次坍缩后,太阳系终于形成今天的样子。

  结论:太阳系由一个小型超新星遗迹坍缩而成,其中心形成了太阳的前身――原恒星;原恒星在几亿年时间里经过坍缩、热平衡、吸积等阶段最终形成太阳系现在的面貌。而且根据太阳系形成过程中与空间的相互作用,我们可推知高维空间存在的真实性和其与四维现实时空的联系,并在给定一由于引力将时空高度扭曲而得以存在的高维空间参考系后,超光速运动成为可能。

  参考文献:

  [1] stephen hawking.a brief history of time(时间简史)[m].湖南科学技术出版社,2009.p.67

  [2] albert einstein.relativity:the special and the general theory [m].broadway books press,1995.p.136-137.

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