科学家康德和拉普拉斯

茫茫宇宙,从何而来;日月星辰,因何运动?为了揭开宇宙之谜,人类做出了不懈的努力,提出了各种各样的学说。

“盖天说”是中国古代最早的宇宙结构学说。这种学说认为天是圆形的, 像一把张开的大伞覆盖在地上;地是方形的,像一个大棋盘;日月星辰就像爬虫一样过往天空。“浑天说”是东汉时期张衡提出的。他认为天是一个南北短、东西长的椭圆球,地像蛋黄一样被天包在当中,回旋漂荡;日月星辰都附着在天球上,白天上升到人的对面,夜晚落到地球背面。还有西方的“地心说”。认为天是一个坚硬的球面,星星都固定在这个球面上。“日心说” 最早是由哥白尼完整地提出来的。认为太阳是行星系统的中心,所有的行星都围绕太阳旋转。地球也是一颗行星,它一面像陀螺一样自转,一面又和其他行星一样围绕着太阳转动。这种学说对太阳系结构的“安排”更为和谐而有序,计算方法更为精确。然而问题并没有完结,人们又在思考:太阳系是怎样产生的?科学家们提出了各种各样的假说,从各个角度探讨问题的答案,其中“星云说”是提出最早,也是最引起重视的一种学说,他最早是由德国哲学家康德和法国的天文学家拉普拉斯提出来的。一个是从哲学角度研究的,一个是从数学、力学的角度出发,作出了详细的科学论证,因而被称为“康德——拉普拉斯星云说”。

康德是德国的天文学家、哲学家。他出生在东普鲁士的哥尼斯堡。家境贫苦,依靠亲朋的资助,才勉强读完了中学和大学。1747~1755 年,在担任家庭教师期间,阅读了大量的科学书籍,进行了不懈的科学研究。1755 年以后,一直在哥尼斯堡大学任教,前后达 27 年之久。

康德是星云假说的创立者。早在 1754 年,他发表了《论地球自转是否变化和地球是否要衰老》的论文,对“宇宙不变论”大胆提出了怀疑。第二年出版了《自然通史和天体论》一书,提出了关于太阳系起源的星云假说。

康德的学说认为,太阳系内各天体是由同一星云凝聚而成的。原始星云是由充满广大空间的各种运动状态的微粒组成。由于万有引力的作用,微粒互相接近,逐渐形成团块,较大的团块成为引力中心。中心体不断吸引周围的微粒和小团块而壮大,最后聚集成为太阳。同时,由于斥力的作用,有些微粒在向中心体降落的过程中,因相互碰撞,向旁偏转而围绕中心体作圆周运动。这些微粒又各自形成小的引力中心,最后聚集成星。行星周围的微粒按同样的过程聚集卫星。康德的学说把太阳系的形成看成是物质按其客观规律运动发展的过程。

拉普拉斯是法国的天文学家、数学家。他生在卡尔多斯省的诺曼底。由于邻居的帮助,才得到读书的机会。先在博芝特军事学校学习,后来到巴黎求学,竟被当时的一位数学权威达郎贝尔拒之门外。拉普拉斯不仅未因此而感到灰心,反而把终身的精力都用于从事数学、物理学,特别是天体力学的研究。

拉普拉斯于 1796 年发表了《宇宙系统论》,这是一本用通俗文字解释宇宙的科普读物。他的星云学说就收集在该书的附录里。

拉普拉斯的星云说认为,形成太阳系的原始星云是一团温度极高而缓慢旋转的稀薄物质。由于逐渐冷却和收缩,旋转速度越来越快,离心力也随之加大,使星云逐渐变成扁平的圆盘状。当离心力超过引力时,便逐次形成一

道一道的圆环。最后,星云的中心部分凝聚成太阳。每一道环内的星云互相吸引凝聚,以至使环断裂,而凝结成为围绕太阳运行的地球和其他行星。土星光环就是尚未完成演化的原始状态的遗迹。

“康德—拉普拉斯星云说”只是初步说明了太阳系的起源问题,许多事实用它还无法解释。直到 20 世纪,随着现代天文学和物理学的发展,特别是恒星演化理论的日趋成熟,“星云说”又焕发出了新的活力。现代天文观测的事实证明,恒星是由星云演化成的,因而太阳系的形成并非宇宙中的偶然现象,而是普遍的必然的结果。这个重大成果再一次有力地支持了“星云说”。在这样的背景下,“星云说”重放光彩,被许多科学家补充完善。虽然意见不完全统一,但比较有代表性的观点是:太阳系起源于银河系中的一团密度较大的星云。这个星云绕银河中心旋转。当它通过银河系旋臂时受到压缩, 密度增大,达到一定程度后,星云就会在自身引力的作用下逐渐收缩。在收缩过程中,星云中央部分内部增温,最后形成原始太阳。当原始太阳中心温度在到 700 万摄氏度时,热核反应开始发生,现代太阳随之诞生。与此同时, 星云体积缩小,自转加快,离心力增大,逐渐形成一个星云盘。星云盘上的物质在凝聚和吞并过程中逐渐演化为行星和其他小天体。

“现代星云说”已被科学界所接受,然而人类对宇宙的认识并未终结, 还有待更多的人去探索。现在,每当我们提到“星云说”时,就会想到它的首创人康德和拉普拉斯。