Wenn man sich streng an die klassische Mechanik hält, bewegen sich die Dinge im Raum alle in verschiedene Richtungen. Sie stehen nicht still. Man könnte fragen, warum sie nicht still stehen, aber ich denke, das ist Kosmologie.

Nehmen wir an Zwei Autos fahren auf einer Straße in entgegengesetzte Richtungen. Wenn sie vorbeifahren, besteht ein gewisser Abstand zwischen ihnen. Wenn Sie also eine gepunktete Linie um das Paar ziehen, hat dieses Paar einen Drehimpuls, der in einiger Entfernung nur ein Impuls ist Sie müssen sich nicht um ein Zentrum drehen, um einen Drehimpuls zu erhalten. Sie müssen nur aneinander vorbeifahren.

Wenn eines der Autos einen Magneten an einem Seil auswarf und das andere jetzt einfing Sie würden anfangen, sich wie ein Bolas zu drehen. Das passiert, wenn Dinge, die sich aneinander vorbei bewegen, zusammengezogen werden. Ob sie zusammengezogen werden oder nicht, sie haben immer noch einen Drehimpuls. Es ist nur eine andere Art zu sagen, dass sie sich aneinander vorbei bewegen.

In Elementarteilchen haben alle Teilchen, die einen anderen Spin als 0 haben, Spin, dh einen Drehimpuls, also drehen sich auch Photonen, sie haben Spin 1. Es gibt Teilchen und Systeme mit Spin 0 (Pionen als Beispiel), die dies tun nicht drehen :).

Da die Physik von makroskopischen Studien ausgeht, muss man sich die Gleichungen ansehen, die die Bewegung klassisch beschreiben. Die Lösungen passen perfekt zu den Daten. Diese Gleichungen gehorchen dem "Noether-Theorem", das zeigt, dass es konservierte Größen in der Bewegungsdynamik gibt, die von den Symmetrien des Systems herrühren. Energie, Impuls und Drehimpuls bleiben erhalten.

Dies bedeutet, dass, sobald ein Pfad oder eine Systemrotation durch eine Wechselwirkung hergestellt wurde, beispielsweise durch einen streifenden Aufprall zweier Asteroiden, Wenn es keine weiteren Wechselwirkungen gibt , drehen sich die Asteroiden weiter, da der Drehimpuls, den sie sich gegenseitig gegeben haben, individuell erhalten bleibt.

Also die Antwort auf Ihre Frage

Woher kommt der ganze Drehimpuls? Warum ist es so natürlich?

ist: aus Naturschutzgesetzen. Es ist natürlich, weil Bewegungsgleichungen und Erhaltungssätze eine Beschreibung der Mechanik der Natur sind, und so funktioniert die Natur.

Jetzt sind Raumzeit und Drehimpuls eine andere Geschichte in der Allgemeinen Relativitätstheorie, wo, weil Ein rotierendes Objekt hat eine Beschleunigung in der radialen Richtung, in der es die Raumzeit um es herum verzerrt.

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Die ursprüngliche Energie, die das Universum in Bewegung setzte, erzeugte die Partikel und induzierte Rotationen wird derzeit durch das Urknall -Modell beschrieben, das vor Milliarden von Jahren am Ursprung unseres Universums lag und mit quantenmechanischen Schwankungen beginnt.

Der Ursprung des Spins kann in zwei grundlegenden physikalischen Postulaten verfolgt werden:

1. Einsteins (allgemeines) Relativitätspostulat,
2. Wigners Prinzip besagt, dass Elementarteilchen irreduzible einheitliche Darstellungen der Symmetrien der Natur tragen.
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Nach dem ersten Prinzip ist jeder lokale Bezugsrahmen der Raumzeit Minkowskian und die Gesetze der Physik sind die gleichen in allen lokalen Referenzrahmen. Nun ist die Automorphismusgruppe eines Minkowski-Raums die Poincaré-Gruppe, daher sind die Gesetze der Physik unter der Poincaré-Gruppe kovariant.

Das zweite Prinzip ermöglicht es uns, tatsächlich zwischen Elementarteilchen und irreduziblen Darstellungen der Symmetriegruppen zu identifizieren Wenn wir dieses Prinzip auf die Poincaré-Gruppe anwenden, erhalten wir, dass Elementarteilchen irreduzible einheitliche Darstellungen der Poincaré-Gruppe und folglich irreduzible einheitliche Darstellungen ihrer Untergruppen, insbesondere der Rotationsgruppe, tragen. Da nun elementare Darstellungen der Rotationsgruppe durch den Spin klassifiziert werden, tragen Elementarteilchen Spin.

Diese Beschreibung enthält eine Subtilität, da die Darstellungen der Rotationsgruppe nur dem ganzzahligen Spin und entsprechen Wie wir wissen, gibt es auch in der Natur einen halben ganzzahligen Spin. Dieses Problem wurde auch von Wigner angesprochen, der die Entsprechung zwischen Elementarteilchen und Darstellungen auch auf projektive Darstellungen verallgemeinerte (siehe zum Beispiel Wigners gesammelte Werke). Die projektiven Darstellungen der Rotationsgruppe entsprechen sowohl einer halben Ganzzahl als auch einem ganzzahligen Spin.

Ich denke, dass der einfachste Weg, diese Frage zu beantworten, darin besteht, das Entsprechende anzugeben. Wenn Sie etwas in den Weltraum bringen, starten oder liefern, ist es fast unmöglich, dass es sich nicht dreht. In 0g keinen Drehimpuls zu haben, ist nahezu unmöglich. Neben dem Vakuum ist Random Spin das schwierigste Problem im Weltraum.

Warum Planeten, Sterne und andere ausgedehnte Massen rotieren.

Erstens einige Punkte:

• Die meisten Körper im Universum sind Unhinged (dh es gibt kein physisches Scharnier, das den Körper an Ort und Stelle hält) und bewegen Sie sich im Raum.

• Um einen Körper zu bewegen, müssen Sie ihm einen Impuls geben.

• Der Impuls muss nicht in eine bestimmte Richtung ausgerichtet sein und muss nicht an einem bestimmten Punkt übertragen werden.

• Jeder ausgedehnte Körper hat einen Schwerpunkt.
• Wenn sich der Körper um sich selbst dreht, dreht er sich um den Schwerpunkt.

Nehmen wir einen Stab, der sich im freien Raum befindet, als unseren Körper. Dieser Stab kann mit allen Arten von Objekten bombardiert werden, die den Impuls auf ihn übertragen. Wenn der Impuls an einem anderen Punkt als dem Com auf den Körper übertragen wird, findet eine Rotation statt. Wenn wir eine reine Übersetzung wollen, müssen wir den Stab genau im Massenmittelpunkt treffen. Da es unmöglich ist, einen Impuls genau am Massenmittelpunkt zu übertragen (da bei der Messung des Massenschwerpunkts immer ein Fehler auftritt), kommt es immer und unweigerlich zu einer Rotation des Körpers, wenn ihm ein Impuls gegeben wird. Daher haben die meisten ausgedehnten Massen im Universum wie Planeten und Sterne eine gewisse Rotation. Die Erde zum Beispiel kollidierte vor langer Zeit mit einem anderen Planeten, wodurch sie sich auch heute noch um ihre eigene Achse dreht.

Warum Galaxien und Sonnensysteme rotieren.

Das Grundprinzip, das ihnen Rotation verleiht, lautet ungefähr so:

Angenommen, Sie haben zwei Massen, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, aber nicht frontal. Sie wissen, dass die Schwerkraft zwischen ihnen wirkt. Wenn sie näher kommen, krümmen sie sich aufgrund der Schwerkraft aufeinander zu. Dieses Einbiegen bewirkt, dass eine Zentrifugalkraft auf einen von beiden wirkt. Für einige Konfigurationen dieses Zwei-Massen-Systems (d. H. Die Trennungen zwischen ihnen und den Geschwindigkeiten) schaffen es die Zentrifugalkräfte aufgrund dieser Krümmung, die Schwerkraft so auszugleichen, dass sich die Massen in der Umlaufbahn absetzen.

In Galaxien passiert dasselbe. Während sich die Galaxie bildet, beginnen sich zunächst viele Gasmoleküle auf die gleiche Weise wie oben zu drehen. Dieser anfängliche Drehimpuls bleibt erhalten, da sich immer mehr Gasmoleküle in dieser Galaxie ansammeln und somit diese Rotation beibehalten. Das Sonnensystem bildet sich ebenfalls auf die gleiche Weise, und die Materie bildet Klumpen und verschmilzt zu Planeten und so weiter.

Siehe: Wie sich Galaxien bilden

Ich bin mir nicht ganz sicher, ob dies für den Drehimpuls gilt, aber ich weiß, dass dies für den Spin gilt. Wenn Dinge kondensieren, beginnen sie sich zu drehen oder ihre vorhandene Drehung wird beschleunigt. Dies kann leicht in Form von Neutronensternen und als Beispiel von hier auf der Erde als Tornado gesehen werden. Im Fall des Neutronensterns dreht er sich schnell, aber vor seinem Zusammenbruch drehte er sich langsam. Dies liegt daran, dass beim Zusammenbruch die Partikel im Inneren des Sterns kondensieren und daher der gesamte Stern kondensiert, was zu einer beschleunigten Rotation führt.

Ich bin nicht ganz sicher, aber ich glaube, dass der Drehimpuls ein Ergebnis des Spins und der Auswirkung auf die umgebende Materie ist.

Planeten drehen sich, wenn sie sich um eine zentrale Masse bewegen. Dies liegt daran, dass Spin und Drehimpuls zusammenhängen. S = m / M L. Daher muss sich jeder umlaufende Planet drehen, um im Gleichgewicht zu sein und in seiner stabilen Umlaufbahn zu bleiben. Diese Beziehung wird in einem Artikel gezeigt, der in Astrophysics and Space Science, V.348, 57 (2013) von Arbab A. I. et al.