星系在「舞動奇蹟」中形成優美身姿
哈勃太空望遠鏡觀測了一個奇特星系，它的形狀好像一塊極為平順和圓潤的「超級煎餅「。星系距離地球為2500萬光年，這個中間厚，周圍薄的圓盤結構是一個螺旋星系，它被正式名命為星系ESO373—8，它不是一個孤立的星系，在它的周圍環繞了7個星系，8個星系組成了互為鄰居的星系團，它是銀河系一個更大星系團MGC2997中的一個「小星系團」。我們從哈勃圖片看到了是星系ESO373—8的側影，從側面看上去的星系ESO373—8好像一個單薄、閃耀光芒的條紋，巨大的條幅橫跨在無比遼闊的星空，所有的星體和星雲錯落有致地排列在一個扁平形狀的星系之內，形成了一個均稱、整齊的超大圓盤。
如此多的星係為什麼組成了扁平結構？星系的形狀看上去好像一塊伸長的薄煎餅，人類的大腦很難想像一個龐大星系的「空間造型」，人類力量與形成星系的力量相比幾乎忽略不計，人們想要從自然原因尋找形成星系的力量。當人們停止自己的腳步而仰望星空時，從心中產生了一個疑問，星係為什麼好像一個中間凸起、四周扁平的碟狀結構？存在某種人們未知的原因，人們極力設想星系形狀如何形成。設想一下，我們坐在一張轉動的椅子上，在椅子轉動的同時，我們向外伸展的腿和手臂慢慢地向內收攏，當我們的身體收縮一團時，我們發現，沒有外力作用、或旁邊的人沒有推動我們坐的椅子，椅子的旋轉速度變得更快。我們在旋轉的椅子上獲得的體驗和星系在旋轉過程中得到的形狀遵循同樣的物理機理，物理學家將這種物理效應稱之為「角動量守恆定律」。
為了衡量一個作直線運動物體的快慢，物理學家使用了速度概念，為了衡量一個作圓周運動物體的快慢，物理學家使用了「角動量」概念，對於一個繞定點轉動的物體而言，角動量相當於物體的質量乘以速度、乘以轉動物體與定點的距離。角動量守恆定律指的是，當一個轉動的物體不受外力作用時，如果物體在旋轉過程中突然減少物體的質心與定點的距離，那麼該物體的旋轉速度將會加快，反之，該物體的旋轉速度將會減慢，而在轉速變化的過程中，該物體的角動量保持不變。角動量守恆定律解釋了花樣滑冰運動員的一種「規範動作」，當他們的表演動作快要結束時，身體的旋轉會變得越來越快，花樣滑冰運動員將手臂和雙腿向身體內側收攏。角動量守恆定律解釋了地球和太陽「永不停息」的自轉運動，不需要牛頓設想的「上帝之手」的「第一推動力」，晚年的牛頓回到了對自然現象的宗教解釋。
法國著名的天文學家、數學家、天體力學家拉普拉斯（1749—1827）提出了星雲收縮的假說，他的假說的理論基礎是角動量守恆定律。拉普拉斯相信，形成太陽的星雲是一團巨大、灼熱、旋轉的氣體，太陽星雲大致為球團形，它逐漸地冷卻、收縮，太陽星雲的收縮遵循角動量守恆定律，它在收縮過程中加快了自身的旋轉，在太陽星雲在中心引力和離心力的共同作用下逐漸變成扁平的盤狀。當星雲在收縮過程中取得離心力和引力的平衡時，部分留下的星雲物質演變為一團繞中心轉動的球環，同時形成了幾個中心以外的球環，在中心旋轉的球環最終凝聚成一顆太陽，在中心外圍旋轉的球環凝聚成太陽系的行星。在較大行星凝聚的過程中分出了一部分星雲物質球環，它們在凝聚過程中變成了行星的衛星。
角動量守恆定律沒有例外的情形，從距離地球2500萬光年的星系ESO373—8到任何一位在座椅上自由旋轉的天文學家、或天文愛好者都不可能違背這一定律。星系從一個由氣體組成的巨大球體開始了演變的歷程，在球狀星雲氣體緩慢旋轉的過程中，球狀氣體在引力作用下開始向內側質心塌陷，星雲球體的體積變得越來越小，它的旋轉速度則變得越來越大，以至於球體的外形變成了圓盤形狀，星系看上去好像一塊在宇宙空間伸展和旋轉的超大披薩餅麵糰。天體和星系物質在碟形的圓盤內「飛上飛下」，它們試圖從星系的圓盤內「蹦跳」出去，然而，這無濟無事，它們都被星系旋轉的巨大力量拉回圓盤，以符合角動量運動守恆的規律。星系生成了一種流線型外形，它的外形遵循了物理學的基本定律。星系的外形看上去很美，似乎符合人類的美學法則，自然之美的神秘性超出了人類科學理解的能力。
（編譯：2013-12-30）
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