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太陽系是如何一步步演化成現在的樣子的?這個過程似乎有悖於熵增

熵是一種熱力學參量,從本質上來講,熵代表的是一種能量,是系統內部不可用的能量。

這些不可用的能量換一種方式來理解就代表了系統內部的無序性,而熵增就是指的就是一個自發的從有序到無序的發展過程,在任何系統內部,熵值只能增加,而不能減少。

舉例而言吧,一個水杯是一個有序的物質狀態,而這個水杯最終一定會破碎,變得無序,而隨著時間的增加,其會破碎得越來越嚴重,最後劃歸粉塵,也就是變得極度無序。任何物質,或者說任何系統只能自發的向無序發展,而無法將這個過程逆過來。

隨著時間的推移,一輛汽車最終必將分解為無序的塵埃,而一堆零件無論歷經多少歲月也不可能自發的組成一輛汽車,熵只能增加,而不能減少。

然而,有一件事卻似乎是個例外,那就是宇宙的形成。宇宙漫無邊際,所以我們只從太陽系說起。太陽系的發展就是一個從混沌無序向有序進行的過程,整個過程似乎有悖於熵增原理,但沒有科學家能夠說得清這到底是為什麼,以人類現在對宇宙的認知,一個恆星系的形成過程應該是一個自發的過程,這其中並沒有人為的干預,那麼為什麼它會與熵增原理背道而馳呢?這似乎是個迷。

我們現在所見的太陽系是一個極度有序的恆星系統,不僅有序,而且高度穩定。

八大行星以及小行星帶圍繞太陽穩定運行,劇烈的碰撞幾乎不會發生。但在太陽系形成的早期並不是這樣的。

雖然沒有辦法去看到太陽系形成時期的真實景觀,但是科學家可以通過模型進行推導,根據模型顯示,在太陽系形成初期,太陽系中有著大量的天體,其中可以達到行星級別的天體就有多達百餘顆,如此眾多的天體,軌道發生重疊是很平常的事情,於是碰撞在這裡就成了家常便飯。在這場頻繁的碰撞大戰中,有一些天體具有天然的優勢。

這些具有優勢的天體,它們運行穩定,其軌道較為合理。

而那些穩定性差,軌道奇葩的天體則會成為頻繁碰撞的犧牲者,慢慢的,那些具有天然優勢的天體逐漸清除了自己軌道上的其它天體,進而擁有了獨立的運行軌道,這些勝利者就是現在所見的八大行星了。

不過在八大行星形成初期,它們的位置與現在並不一樣。現在的太陽系範圍極為廣闊,直徑約為20萬個天文單位,而早期的太陽系似乎並沒有這麼大,如今位於太陽系最外圍的天王星和海王星,以前和太陽的距離比現在木星和太陽的距離還要近。

而木星和土星距離太陽更近,特別是木星,和太陽的距離應該是非常近的。

我們知道,木星是太陽系中最大的氣態行星,其質量比其餘七大行星的質量總和還要大,如果木星從一開始就在現在的位置,那麼通過模型可知,這個位置的宇宙物質總量不足以讓木星成為一顆如此巨大的行星,所以木星一定是位於太陽系的中心區域,才能夠通過吸收大量的物質而擁有如此龐大的體型。

那麼是什麼因素導致了這些行星軌道的外移呢?這很難給出確切的回答,不過普遍認為導致這種現象的因素有兩個,一個就是天體的撞擊,另一個則是其它行星的引力影響。我們可以這樣設想,木星因為天體的撞擊而發生了軌道外移,外移後的木星引力將天王星和海王星甩了出去,於是它們就來到了太陽系的外圍。當然,這只是猜想。

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