太阳系是从哪里来的

第四节　太阳系是从哪里来的？

对于一些从我们记事起就一直存在的东西，很少有人去问它们的来龙去脉，例如，很少有人会问：喜马拉雅山是怎么形成的？木板船上的帆是谁发明的？为什么赤道比两极热？类似的问题，对大多数人而言没有什么意义。他们自生下来那些东西就是如此，所以他们便认为就该这样，没什么可考证的。

但总有那么一批我们称之为科学家的人，他们并不这么认为。这些人对凡事都爱刨根问底，地质学家会去考证喜马拉雅山的来历；历史学家会去研究金字塔是哪一年修的。而天文学家们则会去琢磨那自人类诞生前几十亿年就已开始照耀天空的太阳及它的几个大行星是如何诞生的。

中国古代传说里有后羿射日的故事。原来天上有九个太阳，被后羿射落了八个，于是只剩这一个了。看来中国古代人的确认为太阳是个盘子那么大的火球，否则也不会想到用区区一支箭就能把它射下来。

最早科学地来考虑太阳系形成问题的，是法国哲学家和数学家笛卡尔。他在《哲学原理》一书中，就提出了一个关于太阳系起源的涡动说。这一学说认为在太初的混沌里，物质微粒逐渐获得了涡流式的运动形式，各种大小的涡流及它们之间的摩擦使原始物质匀滑，被挤出的一些物质落入旋涡的中心，形成太阳；较大的物质块便被俘获到涡流中，形成了地球和其他行星。在行星周围形成次极涡流，形成了卫星。笛卡尔的这一学说有一定进步意义，它至少说明日月星辰不是上帝一下子创造出来的。但这一说学很快被牛顿万有引力定律所否定。

但牛顿的万有引力定律并不能解决太阳系起源的问题。如为什么九大行星几乎在一个平面内运动？为何九大行星公转的方向都相同？为什么行星公转的轨道接近于圆？这些问题，连牛顿本人也无法回答。他把这些天体的运动归结为上帝的旨意，上帝对诸天体做了“第一推动”，这些天体才按这样的规律不停地运动下去。

真正地在太阳系起源问题上找到突破口的，是德国青年哲学家康德（1724—1804）。1755年，康德发表了《自然通史和天体论》一书，书中提出了太阳系起源的星云假说，产生了巨大影响。康德认为，太阳系的天体，包括太阳是从同一个弥漫星云通过万有引力作用逐渐形成的。康德假定在这个原始星云里有各种大小、各种运动方式的微粒，根据万有引力定律，它们相互吸引，形成团块；小团块又形成大团块。团块之间经常发生碰撞，有的被碰散，而有的却结为更大的团块。当最大的团块形成后，它会吸引小团块而使自己迅速增长，成为中心体，这就是太阳；而较小的团块就形成了行星与卫星。康德又认为，行星的自转是由于落到行星上的质点把角动量加到行星上而形成的，而公转是由于质点在向一个吸引中心下落时碰上其他质点，由于质点间的排斥而使垂直下落运动变为圆周运动。康德还解释了行星轨道偏心率的起源，行星质量的分布，卫星、慧星及土星光环的形成。他的这些解释，有的正确，但有的由于受当时观测资料的限制，是不正确的。

1796年，法国著名数学家拉普拉斯出版了《宇宙体系论》一书。他在书的附录里提出了一个太阳系起源的假说。这一假说类似于康德的星云说，但当时拉普拉斯并未读过康德的书。

拉普拉斯认为，太阳系起源于一个气体云。这个气体云比今天的太阳系还大得多，大致呈球形，在缓慢地旋转，温度很高，后来，星云逐渐冷却收缩，由于角动量恒定，星云越转越快。到达一定转速时，边缘部分的物质由于离心力而停留于原处，形成一个气体环。当气体云继续收缩时，便形成了第二个、第三个……气体环，当星云收缩到最后，中心部分形成了太阳。而那些气体环内，由于物质密度不均匀，各部分之间相互吸引，最后导致环断开，凝聚成行星，拉普拉斯认为，气体环像刚体一样转动，外缘速度大于内缘，当凝聚成行星后，行星必然产生自转。

拉普拉斯的主要观点，今天看来也是正确的。但今天我们知道，星际星云是冷的，它的收缩是因为自吸引，越收缩温度越高，因此，拉普拉斯关于原始星云很热，后来在收缩中冷却的观点是不对的。

由于康德和拉普拉斯学说有相似之处，即都认为太阳源于一个原始星云，因此，后人把它们的学说统称为康德——拉普拉斯星云说。星云说的提出，否定了牛顿关于上帝的“第一推动”的存在，否定了18世纪统治欧洲思想界的“宇宙不变论”，星云说的提出，在哲学史和科学史上的功绩都是不可磨灭的。

关于太阳系起源的假说，除星云说外，灾变说也是另一种较为引人注目的学说。其主要论点是太阳系是在一次巨大的灾变中形成的。它首先由法国动物学家布丰提出。布丰认为有一个慧星曾和太阳擦肩而过，这一方面可以使太阳自转，另一方面也会碰出不少物质，这些物质形成了行星。这样，太阳系的共面性、同向性均可得到说明。在当时，人们以为慧星非常大，所以布丰的学说曾引起了极大轰动，后来人们渐渐知道慧星很小，远不足以碰出行星这么大一块物质，所以布丰的假说也逐渐被否定了。

在后来一段时间里，星云说占据了主动，灾变说不大为人们所提起。直到20世纪初，各种灾变假说又重新为人们所提及。1916年，英国天文学家金斯提出了潮汐说，认为一个恒星接近太阳，在太阳表面产生很大的潮，被提出来呈长条状，两头细中间粗，长条绕太阳旋转，最终形成了行星和卫星。由于拉出的长条中间粗两头细，故木星、土星等中间的星很大，而两头的星较小。

另一个有代表性的灾变说是1900年美国地质学家张伯伦和天文学家摩尔顿提出的星子说，他们认为一个恒星接近太阳时，从太阳上吸引出物质，这些物质在太阳周围形成星云盘，后来凝固成星子，由星子形成行星。行星与残余星子发生碰撞，使行星轨道形成了圆形。

灾变说面临着一个大问题，即碰撞几率太小。宇宙间恒星的密度，好比整个地球上只有二十来只苍蝇。这些苍蝇要飞多久才会有一次见面的机会呢？答案是大约10¹⁷年。这比宇宙的年龄还长几千万倍！另外，灾变说对于太阳系中角动量分布也无法说明。

关于太阳系的起源，到目前为止，无论是星云说还是灾变说都是一种假说。或许这是个解不开的谜，但也可能有一天，我们有足够证据来说明太阳系的起源，甚至可以在计算机上用几分钟的时间重现太阳系几十亿年的历史演变过程。