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了金斯不稳定性,证明P.-S.拉普拉斯的星云说在理论上是站不住脚的。1916 年. 他提出了关于太阳系起源的潮汐学说。这是一种灾变说,认为有一个恒星从太阳.瑞利在维恩的研究基础上,考虑一个体积为的金属空腔,金属腔壁温度为
T,金属腔内为真空,由于金属腔壁中的电子由于热激发,在任何温度下都向空
腔内辐射电磁波,因此金属腔内建立了一个电磁场,由于腔壁发射和吸收能量平
衡,并且导致腔壁同电磁场将达到平衡。这个辐射电磁场可以分解为一系列单色
平面波的叠加,同时我们也可以把它看作是一个由许多振子构成的系统。瑞利和
金斯求出在频率间隔v-v+dv 内本征振动的个数为
2
3
2 4c N = × πυ Vdυ
(1)
(1)式中,因子2 是由于每一频率所对应于偏振面互相垂直的两个波的缘故。
根据经典能量均分定理,每个振动自由度的平均能量为KT,即e1/2KT 的平均动能和
的平均势能e1/2KT,当然每一个平面波也具有KT的平均能量。
根据经典统计力学和电动力学推导出的辐射公式。瑞利(1900)和J.H.金斯
(1905)根据经典统计理论,研究密封金属空腔中的电磁场,得到了金属空腔辐射
的能量密度 (v,T)按频率分布的瑞利—金斯公式
散的物质结构凝聚成团,从而形成庞大的星系。后来人们发现这种神奇的力量就
是万有引力。不稳定性是万有引力的一个极其重要的的性质。我们可以设想在均
匀介质中,各质点相互之间均受到万有引力的作用,如果在某个局部区域由于某
种特殊的原因,使得一小部分质点突然相互靠近了一些,这使得这些质点间相互
的引力也就加大一些,其结果将是这个区域进一步缩小。
万有引力公式:
2
F G M m
r
=
其中,G 是万有引力常数,M、m 分别代表两个相互作用的物体的质量,r 为
相互作用的两个物体之间的距离。用此公式可以论证以上所述内容。引力和斥力
是同时产生同时消失的一对力,他们存在一个临界点,当大于这个临界点时引力
起主要作用;小于这个临界点时斥力起主要作用。
这也就是说,微小的密度变动在引力的影响下会被逐渐放大,严重的密度不
均匀性由此而形成,更由此而形成结团。正是由于万有引力的这种不稳定性,导
致物质出现了疏密不均,而物质密集区域便形成了星系、星系团。这就是星系和
星系团形成的物理原理。
以上的这种由于引力的不稳定性所导致宇宙的思想可以追溯到牛顿时代。牛
顿曾经说过,如果太阳、行星和一切物质都均匀的分布在无限的虚空中,则由于
物质粒子间引力作用的存在,将会导致这些物质先局部的集结,然后再形成无数
个大的物质团。
直到到了20 世纪初,英国物理学家金斯,经过努力探索才对恒星与星系的
构造和起源问题做了具体有力的分析。他对万有引力的不稳定性利用流体介质动
力学方法进行了研究,即现在人们所说的“金斯不稳定性”。 它的内容是在恒星
形成过程当中,当分子云的引力大于热压力时,会在引力的作用下发生塌缩。
金斯发现,在均匀介质中由于引力作用造成物质结团,从而形成天体,然而
并不是任何尺度区域的密度扰动都会形成天体,因为密度扰动区域小,质量就小,
所受万有引力就小,因此就不能形成天体。金斯指出,只有当扰动区域足够大时,
才会形成天体。这一临界长度是一个非常重要的量,称为“金斯长度”。与金斯
长度相应的扰动区域内的物质的质量,成为“金斯质量”,记做MJ。金斯计算出
了两个量
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