分鐘物理 - 太陽系為何是扁平的？

IRW #7

分鐘物理 - 太陽系為何是扁平的？

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Comments: 推自己坑是哪招XD 不過這一集沒什麼支微末節，或是說它潛在的支微末節都剛好達到非本科生的我看不懂的程度。

Tags: 太陽系演化、星雲、吸積盤、黃道平面（the plane of eclipse）、角動量守恆(conservation of angular momentum)、拉塞福行星原子模型(Rutherford planetary model)、數學、向量／張量分析、微分幾何

References:

國際原子能機構（IAEA）的旗幟

不管是蛋糕葡萄乾模型、拉塞福行星原子模型、波爾氫原子模型，全都只示意出一部分的原子性質，而非全貌－－量子力學是難以想像、具象化的整體道理。

回到古典物理，為什麼角動量會守恆？經驗法則之外，是巧合還是有物理意義？

世上有很多事是巧合，但並非全部，全部當成應然或恰巧而然（某民族的態度）會錯失不知多少萬事萬物深刻的道理。

多虧＜科學松鼠會＞的數學博士方弦做了一篇強大的科普，我才知道除了角動量守恆背後還大有文章，並不是因為寫在課本而是真的。



方弦 - 從玩具陀螺到終極理論 ← 看我！看我！

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簡單來說就是德國數學家、抽象代數之母 艾米‧諾特（Emmy Noether）透過古典物理學的拉格朗日動力學、作用量方程，推導出一個「抽象」結果，後世稱諾特定理（Noether's Theore [→en:wiki]）：

Emmy Noether

物理定律本身的不變性／對稱性，一對一對應系統的守恆量。

例如，在我們的宇宙，物理定律不隨角度而變（就是說電磁力、重力等作用力是連心力，球面對稱的），對應到的【不變量】就是角動量的守恆。或，簡言之：

「守恆來自對稱！」

博士叫作PhD（不是酸民PH低），就是自然哲學的博學之士。如老愛所說，自然界有些奇怪的偏好正好與人類的美感符合，真是神祕莫測。

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本集分鐘物理，還是因為簡化話題，對於恆星－行星系的形成之謎，有一小節神隱了沒說。那就是，無論是太陽系、銀河系、黑洞，物質由一團雲形成吸積盤時，落入中心的物質會轉得越來越快（這也是角動量守恆）

YouTube示範，旋轉物靠近中心會越轉越快
[→花式溜冰][→遊樂園轉椅][→MIT瘋狂教授]

在太陽系、銀河系、黑洞這麼巨大的系統，中心轉速會快到使物質全部電離，變成一團離子與電漿，最後產生兩極噴流（jets or bipolar outflow）[→YouTube, 音樂注意][→zh:wiki][→en:wiki]。

為什麼轉著轉著物質就從兩極噴流而出？（難道是在替角動量畫箭頭XD）

雖然知道其性質是電離物質隨著收束的磁力線加速流出，但因為系統轉太快、磁力線非常密集、磁場非常強，要預測其形狀和行為得請出相對論、還有光名稱聽起來就很酷的磁流體力學（Magnetohydrodynamics [→en:wiki]）。詳情我怎麼可能懂，只是說說而已XD

能把磁力類比成稠稠的流體，還得感謝電磁學祖師爺 麥可‧法拉第（Michael Faraday [→en:wiki]）發明的磁力線、電力線概念呢。

所以「黑洞發電機」（black hole dynamo）的暱稱並不是說科學家真的垂涎想收割黑洞的電磁力，只是說黑洞吸積盤噴流的磁力線束，形狀很像發電機而已。

最後是很好的影片，出自加州大學的科普演講，太陽系的科學事實與起源理論。
四十分鐘翻譯實在有點不想="= 總歸是值得看，可以配晚餐 [→YouTube]

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與本文的關係是沒有，我喜歡^^