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為什麼 宇宙中的天體最終變成了球體,而不是別的形狀?

在13、14世紀時,科學家、哲學家都圍繞著一個話題在激烈地爭論著,這個話題便是「我們所在的星球到底是什麼形狀的」,當時什麼答案都有,有正方形的、有菱形的、有圓形的等等。其中信服力最高的便是「天圓地方說」。

所謂的天圓地方說是指我們所生活的地域是一塊遼闊的正方形土地,天空就是一個半球形狀,完全覆蓋著大地,是有盡頭的。由於當時的科技水平並不發達,所以這種說法影響了幾個世紀人類的思想。

直到1519年,西方貴族麥哲倫率領船隊出出發點一直航行,最終又回到了出發點,實現了環球之旅,以事實向全世界證明了地球是圓的。上個世紀,前蘇聯宇航員加加林成為人類歷史上第一個踏出地球的人,用時108小時環繞地球一圈,向世人展示了地球的全貌。在此之後,世界各國相應地派送了宇航員升空執行任務,傳輸了更多相關數據,終於徹底地讓人們意識到地球是圓的事實。

隨著科學家對宇宙探索進程的深入,他們發現了許多星球,同時一個疑問便逐漸浮現了:為何星球的形狀是圓形而不是正方形的?假如是正方形的話,會造成什麼樣的影響?

要解決這些問題的話,那就要回溯到太陽剛形成的時候了。那個時候,突如其來的一場大爆炸,整個星系多出許多不明物質。令人奇怪的是,其中某些物質具有無與倫比的吸力,可以將周圍的物質盡數吸引過去。當所有的物質都朝向一個方向,行星逐漸地便形成了球狀。

簡而言之,維持固體物體特定形狀的力主要是面接觸力,而面接觸力的極限是以R平方量級(也就是接觸面積)增長。而重力,慣性力是徹體力,隨著R的三次方增長。機械應力增長速度遠小於徹體力的增長速度,所以,尺度越大,物體抵抗變形的能力越弱。物體越「軟」。所以,當天體大到一定尺度,就會不約而同的在重力和自轉慣性力作用下,變成球或者橢球。 對於沒有面接觸力的多體天體如星系,天體甚至連維持特定形態的能力都失去了。星系以上的天體,維繫它形態的只有萬有引力和慣性力。由於角動量一致的原因它們會成為盤狀。它們事實上沒有固定的形狀,一直在演化。之所以我們覺得它們不怎麼變化,是大尺度的另一個效應,就是時間相對空間而言「變慢」了。大尺度的天體看似形狀穩定,其實是因為它們演化太慢,相對於它們臃腫的尺度而言。

ps:圖片來源於網路
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