为什么所有行星，都在同一个平面上运行，太阳系是扁平的？

如果你回想一下小时候在科幻课本里、或者在很多科普插图上看到的太阳系模型，你可能会发现一个极其反直觉的现象：太阳系太“扁”了。

按理说，既然太阳在最中心，它的引力向四面八方发散，那八大行星不也应该像蜜蜂一样，有的从上往下飞，有的从左往右飞，形成一个乱糟糟的“毛线球”形状吗？

然而，现实情况却极其整齐划一：太阳系的八大行星，几乎完美地躺在同一个二维平面上绕着太阳公转，天文学家将这个虚拟的平面称为“黄道面”。

为什么大自然如此痴迷于“扁平”？

今天就让我们把时间倒回 46 亿年前，去破解这场由物理学法则主导的宇宙级魔法。

在深入探讨物理原理之前，我们先来感受一下太阳系到底有多“扁”。

天文学上，我们通常把地球绕太阳公转的轨道平面作为基准面，规定它的倾角为 0 度，除了水星稍微有点“出格”之外，其他所有行星的轨道倾角都不到 4 度。

不仅如此，由于大家都在同一个平面上，所以从地球的视角往天上看，所有的行星几乎都会沿着同一条线在夜空中穿行，这就是为什么占星学里会有“黄道十二宫”，因为太阳、月亮和行星，永远只会在那几个固定的星座背景前路过，绝不会跑到北斗七星或者猎户座的领地里去。

要解释这种极度的整齐划一，我们必须回到太阳系出生之前。

大约在 46 亿年前，我们的太阳系根本不存在，当时在那片虚空之中，只有一团极其巨大、极其寒冷、且形状毫无规律的由氢气、氦气和微量星际尘埃组成的云团，我们称之为“太阳星云”，或许是因为附近有一颗大质量恒星走到了生命的尽头，发生了一场极其暴烈的超新星爆炸；这股爆炸的冲击波像海啸一样扫过了这团原本安静的星云。

受到了扰动的星云，其内部的密度平衡被打破了。某些区域的物质变得比其他地方更密集。在万有引力的作用下，物质开始向密度最高的核心区域坠落、坍缩，随着越来越多的气体和尘埃向中心汇聚，中心变得越来越重，引力也越来越强，坍缩的速度开始呈指数级加快。

就在这个坍缩的过程中，一个决定了太阳系未来形状的终极物理学法则悄然启动了。

这团星云在最初漂浮时，并不是绝对静止的，它自身带有一点点极其微弱的、整体的旋转趋势，这是由于银河系的自转和星际物质的随机碰撞造成的。当星云在引力作用下开始剧烈收缩、体积变得越来越小时，物理学中一条最铁的定律开始发挥威力：角动量守恒定律。

那团原本慢吞吞、乱糟糟的巨大星云，在坍缩的过程中，不可逆转地变成了一个高速旋转的“宇宙大陀螺”，当星云的旋转速度越来越快时，整个云团内部的受力情况发生了极其戏剧性的变化，一场关于形状的拉锯战正式打响。

在这个高速旋转的球体中，我们可以把物质分成两个方向来看，沿着自转轴的方向，物质只受到一个力的作用，也就是向着重心的万有引力，没有任何力量阻挡它们，所以南北两极的气体和尘埃，像瀑布一样毫无阻碍地向核心自由落体。

沿着赤道方向的物质不仅受到向内的引力，还因为高速旋转，产生了一种强烈的向外的“甩力”，这种向外的旋转惯性，死死地抵抗着向内的引力，南北极的物质全掉进了中心，而赤道面上的物质因为离心效应被留在了外围。

最终在经过了几十万年的演化后，那团乱蓬蓬的球形星云消失了，取而代之的，是中心一颗因为极度高压而点燃了核聚变的耀眼火球，以及围绕在它周围的一圈薄薄的、高速旋转的气体尘埃盘，也就是原行星盘。

在这张扁平的、致密的原行星盘里，充满了无数微小的沙粒、冰晶和尘埃。因为它们都身处在同一个平面上，所以它们之间的相对距离非常近，就像是在一个平底锅里炒豆子一样。

这些微小的颗粒在旋转中不断发生碰撞。因为速度相近，这种碰撞不是毁灭性的，而是类似于“追尾”。它们像滚雪球一样粘合在一起，尘埃粘成了石块，石块撞击融合成为了小行星，小行星凭借更大的引力，清空了自己轨道上的所有碎片，最终长成了巨大的行星。

既然孕育它们的“温床”本来就是一个二维的平面，那么从中孵化出来的八大行星，自然而然地就完美继承了这个平面的轨迹，它们从诞生的第一天起，就被物理法则死死地锚定在这个被称作“黄道面”的跑道上。

不仅如此，因为它们都脱胎于同一个旋转的盘，这也解释了太阳系的另一个极其整齐的现象：几乎所有的行星，都在沿着同一个方向公转；而且大多数行星的自转方向，也和公转方向一致，大家都是被同一股宇宙洪荒之力搓出来的兄弟。

如果你跳出太阳系，去看看我们在夜空中拍摄到的木星、土星系统，你会发现土星那极其华丽的星环，也是一个极其扁平的二维平面，这也是由角动量守恒和碰撞决定的。

如果你再跳得远一点，去看看包含了 2000 亿颗恒星的银河系，你会惊叹：原来整个银河系，也是一个直径长达 10 万光年、厚度却只有几千光年的圆盘。

从微小的土星环，到我们的太阳系，再到庞大的星系，同一种物理法则，角动量守恒和引力的博弈，在宇宙的不同尺度上反复雕刻着同样的杰作，所以大自然并不复杂，它只是极其坚定地执行着最底层的逻辑。