關(guān)于天體旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，人類有歷史記載以來就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，不過形成體系卻是在2000年前的古希臘時(shí)代，托勒密的地心說系統(tǒng)的總結(jié)了觀察到的天體運(yùn)行，提出了地球?yàn)橹行牡挠钪嬲f，當(dāng)然大家都知道這是錯(cuò)誤的，從地心說到現(xiàn)代宇宙論，我們不妨來簡單了解下

從正圓的日心說到現(xiàn)代宇宙觀

地心說統(tǒng)治了人類文明超過1500年時(shí)間，直到哥白尼開始懷疑地心說的各種設(shè)定，比如行星逆行等，哥白尼細(xì)致的觀察了天體運(yùn)行，在在1513年完成了《天體運(yùn)行論》，提出了日心說。但哥白尼認(rèn)為行星都以正圓形軌道繞太陽公轉(zhuǎn)。

• 開普勒在1609年出版了《新天文學(xué)》，提出行星三大定律，揭示了行星的軌道是橢圓而非正圓形。

• 伽利略在1609年發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，觀測木星以及它的衛(wèi)星，記錄了大量觀測資料，并且通過觀測太陽黑子，發(fā)現(xiàn)太陽也在自轉(zhuǎn)。

• 牛頓在開普勒以及伽利略的運(yùn)動(dòng)研究的基礎(chǔ)上，在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》提出了三大定律以及萬有引力定律，揭示天體之間運(yùn)行的秘密。

• 英國天文學(xué)家布拉德雷在1748年，公布了他觀測發(fā)現(xiàn)地球的章動(dòng)現(xiàn)象是受到月球影響所致；

• 1783年，發(fā)現(xiàn)了天王星的赫歇爾在分析了7顆恒星的運(yùn)動(dòng)后，推測出太陽正在向武仙座方向運(yùn)行。并且赫歇爾通過大量的觀測，第一次繪制出了銀河系形狀。當(dāng)然與真正的銀河系大相徑庭，盡管猶如一個(gè)攤破了大餅，但這個(gè)銀河系是赫歇爾之后100年內(nèi)最精細(xì)的銀河系恒星分布圖。

• 拉普拉斯在1799年后陸續(xù)出版的《天體力學(xué)》，論述了行星之間互相影響的攝動(dòng)理論。拉普拉斯另外在數(shù)學(xué)層面證明了太陽系行星軌道運(yùn)行的穩(wěn)定性，在1796年《天體力學(xué)》出版以前他就提出了太陽系可能形成于一片星云的說法，解釋了為什么太陽系內(nèi)所有行星的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都同一個(gè)方向。

• 19世紀(jì)天文學(xué)家對(duì)仙女星系的認(rèn)識(shí)逐漸了解到可能銀河系也是這樣的螺旋星系；

• 1918年美國天文學(xué)家沙普利發(fā)現(xiàn)太陽系在銀河系邊緣；

• 1926年瑞典天文學(xué)家貝蒂爾·林德布拉德分析出銀河系也在自轉(zhuǎn)；

在從地心說到銀河系的認(rèn)識(shí)過程中，唯有旋轉(zhuǎn)是一直以來不變的特性，牛頓無法解釋這個(gè)原因“上帝之手推了它一把”，牛頓如是說。

為什么天體都會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)？真是上帝推了一把？

從誕生的后的天體運(yùn)行可以找到它們運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，但卻無法找到形成這種運(yùn)動(dòng)的原因，不過卻可以輔助我們?nèi)シ治鰹槭裁磿?huì)形成這種運(yùn)動(dòng)方式，我們可以發(fā)現(xiàn)，天體如果不考慮進(jìn)動(dòng)或者其它天體引力或者廣義相對(duì)論彎曲時(shí)空影響的話，它的運(yùn)動(dòng)非常簡單，沿著測地線運(yùn)動(dòng)，這將指導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)天體轉(zhuǎn)動(dòng)的奧秘。

• 天體形成的星云說

康德和拉普拉斯都提出了天體形成的星云假設(shè)，當(dāng)然這個(gè)理論在二十世紀(jì)處在初步成熟，因?yàn)橛锢韺W(xué)家詹姆斯·霍普伍德·金斯在二十世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了星云坍縮的幾個(gè)條件，即形成金斯不穩(wěn)定性的幾個(gè)條件。

當(dāng)分子云不足以對(duì)抗引力時(shí)，就會(huì)發(fā)生坍縮，它需要滿足如下幾個(gè)條件：

1. 當(dāng)分子云密度擾動(dòng)區(qū)域時(shí)會(huì)發(fā)生引力坍縮

2. 當(dāng)分子云密度大于金斯密度或者質(zhì)量大于金斯質(zhì)量時(shí)，會(huì)發(fā)生引力坍縮

超新星爆炸是促成其條件的因素之一。

• 坍縮初期的博克球狀體

星云內(nèi)部滿足這一個(gè)條件的會(huì)形成一個(gè)坍縮區(qū)域，這在星云觀測中屢有發(fā)現(xiàn)，而這個(gè)區(qū)域可能有數(shù)十顆太陽的質(zhì)量，也有可能分裂成多個(gè)區(qū)域誕生多顆恒星。

綽號(hào)為“毛蟲”的博克球狀體。它發(fā)光的邊緣表明它正在被星團(tuán)中最熱的恒星電離。

• 坍縮運(yùn)動(dòng)的測地線軌跡

只有在絕對(duì)理想的狀態(tài)下，向引力中心掉落的物質(zhì)測地線才會(huì)指向質(zhì)心，但這條件在復(fù)雜的星云內(nèi)部是無法滿足的，因此在坍縮過程中形成旋轉(zhuǎn)的星云積盤是必然的。

獵戶星云（M42）中的稠密氣體和塵埃正在孕育大量恒星。

來自于坍縮測地線運(yùn)動(dòng)中心天體會(huì)繼承這個(gè)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榻莿?dòng)量守恒，這些角動(dòng)量必然會(huì)被繼承，因此從中誕生的天體都是轉(zhuǎn)動(dòng)的，包括公轉(zhuǎn)也同樣如此，因?yàn)樾纬尚行堑男窃铺s區(qū)域本來就圍繞中心原恒星公轉(zhuǎn)。

星系的幾種運(yùn)動(dòng)方式

銀河系的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)我們幾乎可以說是參考仙女星系M31的發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)檫@個(gè)距離銀河系最近的完整星系猶如鏡子一樣可供我們對(duì)比，而銀河系與仙女星系盡管大小上有所差別，但自轉(zhuǎn)卻并沒有區(qū)別。

• 旋渦星系或者棒旋星系等以整個(gè)星系都處在自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主;

星系的分類

本星系群中的銀河系和仙女星系都屬于Sb型，都屬于棒旋星系，三角座星系則屬于Sc型

銀河系

• 矮星系的不規(guī)則自轉(zhuǎn)方式

比如人馬座矮橢球星系，大小麥哲倫等都屬于矮星系，不過人馬座矮星系正在和銀河系合并。

上圖是大麥哲倫星系的成員運(yùn)動(dòng)方式，這個(gè)矮星系大致仍然在自轉(zhuǎn)中，但很不規(guī)則，因此恒星的軌跡形成了一枚指紋。

• 橢圓星系僅有部分恒星以不規(guī)則自轉(zhuǎn)為主。

橢圓星系是已經(jīng)過了恒星快速形成的時(shí)期，當(dāng)前形成過程已經(jīng)結(jié)束的部分星系，幾乎不自轉(zhuǎn)或者僅以少量恒星的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的星系。

著名的M87就是橢圓星系，它的中心就是今年4月10日首次取得的黑洞真身。

在星系以上更大的尺度內(nèi)，運(yùn)動(dòng)并非以轉(zhuǎn)動(dòng)為主，而是不貴則的，有些類似溪流（如上圖），看起來是不是一個(gè)很怪異的羽毛狀？

有不轉(zhuǎn)的天體嗎？

準(zhǔn)確的說應(yīng)該沒有，只有傳說中的史瓦希黑洞是可能不轉(zhuǎn)的，比如克爾黑洞或者克爾紐曼黑洞都是自轉(zhuǎn)的，理論上恒星型黑洞形成時(shí)都會(huì)繼承恒星的自轉(zhuǎn)，因此黑洞是自轉(zhuǎn)的，但原初黑洞可能并沒有經(jīng)過恒星階段，因此它可能是史瓦希黑洞，但到現(xiàn)在為止我們尚未觀測到這種類型黑洞。不過從理論上來看，它是存在的，也許這是宇宙中唯一上帝推不動(dòng)的天體了。

史瓦希黑洞是一種特殊結(jié)構(gòu)的黑洞，但各位不要將其吸積盤的轉(zhuǎn)動(dòng)與黑洞的自轉(zhuǎn)混淆起來，它與黑洞的自轉(zhuǎn)沒有任何關(guān)系。

文末再提一下未來本星系群的成員的命運(yùn)，大小麥哲倫星系可能沒有那么快被銀河系合并，但銀河系與仙女星系的合并可能無法避免，但在之前可能會(huì)大麥哲倫星系會(huì)先和仙女星系合并。不過多次超級(jí)計(jì)算機(jī)的模擬結(jié)果都不一致，但本星系群的合并是最終趨勢。