康德是如何解释星云假说的？

要研究恒星是怎样形成的，我们的太阳(连同它的家族-)是一个很好的样品。关于太阳家族，我们已经有了开普勒定律和万有引力定律o，于是，现在就可以着手研究一下，我们这个家族是怎样形成的?形成于何年何月?目前这种显赫的局面还可以维持多久?

这里首先有一个有趣的向题：为什么行星们都沿着椭圆形轨道运动?

这个问题比较简单。在地面附近，重力是竖直向下的，但如果你把一块石头朝着和重力方向不一致的某个方向甩出去，石头就不会沿着重力的方向笔直落下去。石头得到的初速度越大，初速度的方向越接近于与重力方向的垂直，这种偏离就越大。根据理论计算，一个物体在地球的高空如果在与地球引力方向垂直的方向上获得一定大小的初速度，这个物体便不会落向地球，而是绕着地球中心作圆周运动。如果初速度更大些，物体就需要作椭圆轨道运动，人造卫星就是用这个方法发射的。

因此，行星一定是在过去的某个时候获得了某个初速度，所以它们都沿着椭圆轨道运动。于是，现在的问题是：这“某个时候”是何时?行星的初速度又是怎样得到的?要弄清楚这个问题，就等于是要回答：太阳系是在哪一天形成的，是怎样形成的，于是我们就找到了太阳系的“开端”。

在牛顿的时代，要回答这个问题的确是十分困难的，就连牛顿这样伟大的天才也对它一筹莫展。后来的历史表明，要研究太阳系的起源，人类当时所拥有的科学技术以及观测资料，实在是远远不够用。

有人曾想用“永恒”的说法来进行解释。这种说法是：太阳系可能在无限久远的过去就已经是这个样子，今后也将永远是这个样子；也就是说，太阳系没有开端，也没有终结。但是这个说法人们是很难接受的，所以科学家们仍然坚持不懈，一定要找到太阳系的“开端”。在这方面，光靠万有引力是不够的，还需要研究更多的别的东西。

在这个时期，伴随着西方的资产阶级革命，人类在哲学、物理学、化学、天文学等方面都有：了巨大的发展。在天文观测方面，由于望远镜越来越好，便观测到了木星、土星的卫星，以及土星的光环。望远镜又帮助我们把白茫茫一片的银河分解成许许多的恒星系，还观测到几十个云雾一般的星云。

在这样的背景下，有两位科学家先后对太阳系的起源提出了突破性的见解。

1755年，德国哲学家康德首先提出了“星云假说”。半个世纪以后，法国天文学家拉普拉斯根据自己独立研究的结果，也提出了相同的学说。

康德认为，太阳系的前身很可能是一块稀薄的气体云——星云。这块气体云在本身.的引力作用下，逐渐地收缩，变得越来越密集，同时也就由于某种原因开始旋转，并且随着不断收缩而转得越来越快。由于越转越快，它的形状就越来越扁，直到扁得像一块薄透镜；后来这个“透镜”的最边缘的一圈被分离出来，成为一个继续旋转的气体环；随着“透镜”继续旋转并且越转越快，又会继续再分离出第二个环，第三个环……分离出来的每一个环又在自身引力的作用下逐渐聚集，最后都凝聚成一个一个的行星，而最后剩下的气体云则凝聚成一个巨大的、发光的恒星，处在整个行星家族的中央，这就是本阳。至于行星的卫星系统，也是按照类似的过程形成的。

按照这个假说，最后形成的行星、卫星系统应当具有如下特征：所有的行星、卫星大体上都在同一平面上，并且都朝同一个方向运转，而我们的太阳系恰恰就是这个样子，所以康德的星云假说能够阐明太阳系结构上的一些特征。康德接着又把他的学说推广到恒星世界。他推断：恒星都有各自的行星系统。他还进一步预言：在宇宙中，天体不断地形成，又不断地毁灭；许许多多的太阳正在宇宙的各处形成和开始燃烧，另外的许多太阳正在熊熊燃烧，还有许多太阳则正在趋向熄灭。这就是茫茫宇宙中一幅大致的景象，以后各方面的进展都证明康德的上述预言是对的。

康德的星云假说也不是尽善尽美的，它还有着严重的缺陷，其中最主要的缺陷就是没能很好地解释太阳系所具有的巨大的角动量，特别是角动量在太阳系里的分配情况。

为了能够准确地测量和表示一个正在运动的物体所具有的“运动的量”，物理学家引进了“动量”这个概念，一个物体所具有的“运动的量”取决于两个因素：物体的质量和速度，所以物理学家就用这两者的乘积来表示“运动的量”，称为动量。动量是有方向的，它的方向就和速度方向相同。如果有两个质量相同的物体，以大小相等的速度朝相反的方向运动，那么它们的动量的总和就等于零。

说到这里，问题就出来了。现在，设想有一个均匀的圆盘以一定的角速度绕它的中心轴旋转，我们来计算这个圆盘所具有的动量。这个计算十分简单，如图所示。在圆盘上任意取一部分A，在和4对称的地方取另一相同部分B。因为圆盘是均匀的，所以只要A、B两部分的面积(当然取得很小)相同，它们的质量就相同。同时，这两部分的速度恰好大小相等，方向相反，这样它们的动量的和为零。将这个讨论推广到整个圆盘，最后得到的结论是：圆盘的总动量为零。

但是，如果据此就说：圆盘的“运动的量”等于零，我们便无法区分一个正在旋转的圆盘和一个静止不动的圆盘，也无法区分一个转得快的圆盘和一个转得慢的圆盘。

为了解决这个问题，物理学家建立卞另一个物理量——角动量。一个作圆周运动的物体(质点)所具有的角动量，就等于它的动量乘上圆周的半径。角动量也有正、负之分，通常规定，质点沿逆时针方向作圆周运动时，角动量为正。A、B两部分的角动量都是正的，它们的总和不等于零，而是两倍。按此计算，整个圆盘就具有一定大小的总角动量。圆盘质量越大，半径越大，转得越快，总角动量就越大。

对于由许多物体组成的系统来说，情形也是如此。例如：太阳系，各个行星绕太阳公转，都有角动量，行星公转的方向相同，所以角动量都是相加的。另外，太阳的自转，行星的自转，卫星的公转和自转，也都具有角动量，所以太阳系具有很大的角动量。

康德认为，太阳系的原初状态是一团由尘埃微粒构成的云雾状原始星云。在引力作用下，微粒不断发生碰撞和合并，逐渐形成团块。较大的团块吸引较小的团块，形成集积物。集积物合并扩大，最后在星云中心形成巨大的中心天体，即太阳。由于微粒相撞产生的斥力，微粒在向中心体下落时方向发生偏转，围绕中心体做圆周运动，同时中心体进行自转运动。碰撞和合并仍在继续，做圆周运动的微粒又会形成小的引力中心，即行星。以此类推，又形成了卫星。