太阳系是如何一步步演化成现在的样子的?这个过程似乎有悖于熵增

熵是一种热力学参量,从本质上来讲,熵代表的是一种能量,是系统内部不可用的能量。

这些不可用的能量换一种方式来理解就代表了系统内部的无序性,而熵增就是指的就是一个自发的从有序到无序的发展过程,在任何系统内部,熵值只能增加,而不能减少。

举例而言吧,一个水杯是一个有序的物质状态,而这个水杯最终一定会破碎,变得无序,而随着时间的增加,其会破碎得越来越严重,最后划归粉尘,也就是变得极度无序。任何物质,或者说任何系统只能自发的向无序发展,而无法将这个过程逆过来。

随着时间的推移,一辆汽车最终必将分解为无序的尘埃,而一堆零件无论历经多少岁月也不可能自发的组成一辆汽车,熵只能增加,而不能减少。

然而,有一件事却似乎是个例外,那就是宇宙的形成。宇宙漫无边际,所以我们只从太阳系说起。太阳系的发展就是一个从混沌无序向有序进行的过程,整个过程似乎有悖于熵增原理,但没有科学家能够说得清这到底是为什么,以人类现在对宇宙的认知,一个恒星系的形成过程应该是一个自发的过程,这其中并没有人为的干预,那么为什么它会与熵增原理背道而驰呢?这似乎是个迷。

我们现在所见的太阳系是一个极度有序的恒星系统,不仅有序,而且高度稳定。

八大行星以及小行星带围绕太阳稳定运行,剧烈的碰撞几乎不会发生。但在太阳系形成的早期并不是这样的。

虽然没有办法去看到太阳系形成时期的真实景观,但是科学家可以通过模型进行推导,根据模型显示,在太阳系形成初期,太阳系中有着大量的天体,其中可以达到行星级别的天体就有多达百余颗,如此众多的天体,轨道发生重叠是很平常的事情,于是碰撞在这里就成了家常便饭。在这场频繁的碰撞大战中,有一些天体具有天然的优势。

这些具有优势的天体,它们运行稳定,其轨道较为合理。

而那些稳定性差,轨道奇葩的天体则会成为频繁碰撞的牺牲者,慢慢的,那些具有天然优势的天体逐渐清除了自己轨道上的其它天体,进而拥有了独立的运行轨道,这些胜利者就是现在所见的八大行星了。

不过在八大行星形成初期,它们的位置与现在并不一样。现在的太阳系范围极为广阔,直径约为20万个天文单位,而早期的太阳系似乎并没有这么大,如今位于太阳系最外围的天王星和海王星,以前和太阳的距离比现在木星和太阳的距离还要近。

而木星和土星距离太阳更近,特别是木星,和太阳的距离应该是非常近的。

我们知道,木星是太阳系中最大的气态行星,其质量比其余七大行星的质量总和还要大,如果木星从一开始就在现在的位置,那么通过模型可知,这个位置的宇宙物质总量不足以让木星成为一颗如此巨大的行星,所以木星一定是位于太阳系的中心区域,才能够通过吸收大量的物质而拥有如此庞大的体型。

那么是什么因素导致了这些行星轨道的外移呢?这很难给出确切的回答,不过普遍认为导致这种现象的因素有两个,一个就是天体的撞击,另一个则是其它行星的引力影响。我们可以这样设想,木星因为天体的撞击而发生了轨道外移,外移后的木星引力将天王星和海王星甩了出去,于是它们就来到了太阳系的外围。当然,这只是猜想。

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