廚房里的天文學(xué)

關(guān)于宇宙的起源一直是個(gè)大秘密，你一定聽(tīng)過(guò)“宇宙大爆炸”這個(gè)詞。讓我們用廚房愛(ài)好者最喜歡的甜蜜烘焙來(lái)解釋一下大爆炸的經(jīng)過(guò)。

假如你要烘焙一個(gè)美味的葡萄干面包，首先要在一個(gè)揉好的面團(tuán)上點(diǎn)綴一些葡萄干。此時(shí)，黑紫色的葡萄干代表宇宙中的物質(zhì)，面團(tuán)代表宇宙的空間。當(dāng)你把它們放進(jìn)烤箱，在一旁觀察等待的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著烘烤的進(jìn)行，面團(tuán)會(huì)不斷地膨脹，而葡萄干之間的距離也隨之拉開(kāi)，變得越來(lái)越遠(yuǎn)，但它們的整體分布依舊是均勻的。

這個(gè)烤面包的膨脹過(guò)程其實(shí)就是宇宙大爆炸的過(guò)程。在最初的時(shí)候，宇宙是一個(gè)極小的空間，所有的物質(zhì)都聚集在里面，就像未烘烤過(guò)的面團(tuán)和葡萄干一樣。然后，宇宙開(kāi)始從這個(gè)小空間不斷地膨脹，于是各個(gè)天體之間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，就像烘烤過(guò)程中的葡萄干一樣。這樣的過(guò)程經(jīng)歷了大約137.8 億年，才形成今天的宇宙。

如何分辨生雞蛋和熟雞蛋？最簡(jiǎn)單的辦法當(dāng)然是剝開(kāi)看看，但是這樣會(huì)破壞外殼。有一個(gè)好辦法就是把雞蛋放在光滑的平面上旋轉(zhuǎn)，幾秒鐘后用手指輕觸蛋殼，如果它立刻停下來(lái)就說(shuō)明這是熟雞蛋，如果它還要繼續(xù)旋轉(zhuǎn)幾秒，那就是生雞蛋。

為什么可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)區(qū)分生雞蛋和熟雞蛋呢？這背后有一條物理學(xué)定律——角動(dòng)量守恒定律。角動(dòng)量是物理學(xué)中用來(lái)描述一個(gè)物體旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)量，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，角動(dòng)量守恒定律就是：物體總是傾向于保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非對(duì)它施加外力。當(dāng)我們轉(zhuǎn)動(dòng)雞蛋時(shí)，雞蛋旋轉(zhuǎn)而有了角動(dòng)量，用手指觸碰雞蛋，就是用外力改變了雞蛋的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。熟雞蛋里面已經(jīng)凝固了，手指的外力讓它停下來(lái)時(shí)，整個(gè)雞蛋就停止轉(zhuǎn)動(dòng)了。而生雞蛋里面還有可以自由晃動(dòng)的蛋液，當(dāng)手指讓蛋殼停下來(lái)時(shí)，外力沒(méi)有完全作用到里面的蛋液，因此蛋液仍然維持一些角動(dòng)量，就會(huì)帶動(dòng)著雞蛋繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一會(huì)兒。

為什么宇宙中的星球都在不停地旋轉(zhuǎn)呢？比如恒星、行星都在不停地旋轉(zhuǎn)，其中一個(gè)主要原因就是角動(dòng)量守恒，而這個(gè)角動(dòng)量就來(lái)自地球形成初期的動(dòng)量。46 億年前形成地球的原始太陽(yáng)系星云一邊旋轉(zhuǎn)一邊聚集收縮，當(dāng)?shù)厍蛐纬蓵r(shí)，自然就“分享”了一部分它的角動(dòng)量，因此地球開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，到目前為止，還沒(méi)有出現(xiàn)足夠強(qiáng)的外力作用使得它停止轉(zhuǎn)動(dòng)，所以地球不僅在幾十億年里不停地旋轉(zhuǎn)，之后還會(huì)繼續(xù)保持自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。

沒(méi)想到吧，通過(guò)廚房里常見(jiàn)的一枚雞蛋，你可以窺見(jiàn)宇宙天體旋轉(zhuǎn)的秘密。

（李萌萌摘自《知識(shí)窗》2024 年第 8 期）