宇宙的天体都在旋转，它们最初的角动量从哪里来的？

当宇宙中的天体开始形成时，它们最初的角动量是如何来的呢？我们首先要知道，当一个物体开始转动时，也就是拥有角动量以后，只需要改变它的转动惯量就能够改变它的旋转速度。

转动惯量也称为惯性矩，那么惯性矩是什么？

牛顿第二定律告诉我们，力等于质量乘以加速度（F = ma），更准确的说法：力是物体的动量随时间变化的方式。如果你对一个物体施加一个外力，这个物体的动量，或者说它现在的运动方式就会发生变化，并且会精确地告诉我们动量的变化量。如果不对物体施加外力，它的动量就不会发生改变。

如果宇宙中所有的物质都是由点质量沿同一条直线构成的，那么宇宙这个系统中就不会存在角动量这么一说。但是在真实的宇宙中，物体的运动分布在三个维度上。

所以在一个系统中不仅有动量，而且还有角动量。动量的变化依赖于质量，角动量的变化依赖于质量和质量分布的组合形式。质量及其分布方式构成了惯性矩。牛顿第二定律与物体如何改变其动量有关。描述了质量在速度上是如何变化的，有一个等价的定律同样是来描述物体的角动量是如何变化的，或者惯性矩在旋转速度上是如何变化的。

花样滑冰运动员在加速旋转时，改变胳膊和腿的位置就是惯性矩在速度上如何变化的最好例子：当运动员的质量分布更接近旋转轴时，惯性矩就变小了，相应旋转速度就会增加以补偿惯性矩的减小。所以旋转物质质量分布变化（上升或下降），相应的旋转速度也会变化（下降或上升）来补偿，以达到动量守恒。就像牛顿第二定律告诉我们的，我们可以通过施加一个外力来改变一个系统的动量，也可以通过施加一个外力来改变一个系统的角动量。

力矩就是这样一种力，它能改变一个物体的旋转状态。

宇宙中气体云的角动量是怎么来的？

宇宙中的每一个恒星系统都曾经是由气体和尘埃组成的气体云。气体云的质量可能是太阳质量的数千倍或数百万倍，而且它们曾经散布在数百或数千光年的范围。如果这些气体云或者我们今天看到的气体云有任何形式的旋转，由于惯性距太大，旋转速度就会非常非常小，基本上无法探测到，因为弥散的气体云可能需要数十亿年才能完成一次旋转。

但是气体云和宇宙中的所有物体一样，并不是孤立存在的。气体云存在于宇宙中所有其他物质和能量之中，所有的物质都受万有引力定律的制约。当宇宙中的任意两个质量相对运动时，只要它们之间稍微错开一点点距离，两个物质之间相互施加的引力就会产生一个力矩，从而在引力的作用下产生角动量。

这一现象被称为潮汐力矩，早在1976年，物理学家Jim Peebles就从理论上解释了宇宙天体角动量的来源。这就是为什么宇宙几乎每一个质量物体无论它是否以非零角动量诞生，138亿年以后都存在一个角动量。包括每一片气体云，包括形成我们太阳系的气体云。

我们可以把巨大的气体云进一步分解，分解成形成独立恒星和恒星系统的区域。就以我们太阳系来说。

太阳系的各大天体为什么公转方向和自转方向几乎相同

不论最终形成太阳系的气体云其内部角动量是多少，一开始气体云都是以三轴椭球体的形状分布的。气体云一开始不可能是完美的圆球形，它在物质分布上总会出现不均匀，上图中三轴椭球体就是一个很好的类比，在椭球体中其中一个轴会比其他两个轴更短。当气体云受引力作用坍缩时，首先会沿着最短的轴以最快的速度坍缩，因为正常物质，所有恒星和行星的组成物质会在引力的作用下相互作用和碰撞，气体云收缩以后其旋转速度也会加快。

无论行星盘的角动量是多少，整个行星盘都会有一个整体的净旋转方向！这就是为什么在我们的太阳系中所有的行星都以相同的方向围绕太阳旋转（逆时针方向，从太阳的北极往下看），太阳也以相同的方向旋转，几乎所有的卫星都以相同的方向围绕着行星旋转，所有的行星都以相同的方向绕轴自转。

只是两个例外：金星几乎不旋转，方向也是相反的；天王星直接躺在轨道上旋转。这两个世界的角动量都被认为在外部物体的干涉下发生了显著的改变，很可能是很久以前发生了一次巨大的碰撞。也就是说，它们的旋转是受外部扭矩的影响而改变的!

这就是为什么行星、卫星、恒星和恒星系统会这样旋转的原因!