上圖：星云在收縮的過(guò)程中，由于角動(dòng)量守恒，整個(gè)星云團(tuán)的轉(zhuǎn)速也來(lái)越快。這非常類(lèi)似之前花滑運(yùn)動(dòng)員收起手腳的效果。上圖：由于橢圓星系內(nèi)初期恒星形成太劇烈，因此橢圓星系基本不旋轉(zhuǎn)（但不是完全不轉(zhuǎn)，只是旋轉(zhuǎn)很慢）。而漩渦星系形成初期恒星形成速率不高，恒星持續(xù)形成，因此造成了角動(dòng)量比較大的情況，所以就有比較明確的旋轉(zhuǎn)。

一個(gè)簡(jiǎn)單的原因——角動(dòng)量守恒。我們都知道天體是物質(zhì)匯聚而成的，引力將物質(zhì)顆粒向心牽拉聚攏，而這個(gè)過(guò)程涉及到無(wú)數(shù)粒子的相互作用以及動(dòng)量轉(zhuǎn)化和守恒，其宏觀結(jié)果是最終的天體幾乎無(wú)法確保旋轉(zhuǎn)角動(dòng)量相互抵消為零。絕大多數(shù)天體都是不轉(zhuǎn)的，但也有例外。

下面詳細(xì)討論一下：

角動(dòng)量概念

角動(dòng)量，是描述圓周運(yùn)動(dòng)中物體動(dòng)量的矢量，是圓周運(yùn)動(dòng)中與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)量的對(duì)等概念，其大小等于物體的動(dòng)量，其方向與旋轉(zhuǎn)方向一致。封閉系統(tǒng)的角動(dòng)量守恒。

守恒

通俗一點(diǎn)來(lái)談守恒，可以描述成“不用就不減少也不增加”，“自己內(nèi)部不管怎么折騰都不會(huì)多一塊也不會(huì)少一塊”。其重點(diǎn)在于封閉系統(tǒng)——一個(gè)不與外界發(fā)生任何作用和交互的系統(tǒng)，一個(gè)孤立的系統(tǒng)，一個(gè)“不被用”，也“不用其它東西”的系統(tǒng)。

m1*v1*r1=m2*v2*r2

• m1=初質(zhì)量，m2=終質(zhì)量
  
• v1=初速度，v2=終速度
• r1=初半徑，r2=終半徑

質(zhì)量、速度、旋轉(zhuǎn)半徑構(gòu)成了角動(dòng)量的三個(gè)要素，如果守恒的話(huà)，它們的乘積就是不變的。

角動(dòng)量守恒是物理學(xué)中的關(guān)鍵守恒律之一，它與能量和（線(xiàn)性）動(dòng)量守恒律并列。這些定律甚至適用于量子力學(xué)支配的微觀領(lǐng)域，其存在可歸因于自然界中固有的對(duì)稱(chēng)性。

先來(lái)看一個(gè)角動(dòng)量守恒的例子

如圖所示，花樣滑冰選手的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作可以視為角動(dòng)量守恒的一個(gè)例子。花滑選手受到的冰面摩擦力非常小（凈扭矩）幾乎接近于零，這有兩個(gè)要點(diǎn)：

1. 冰刀和冰面之間的接觸面積小、摩擦系數(shù)小，導(dǎo)致摩擦力非常小，并且（作用力小）
2. 冰面與冰刀尖端之間發(fā)生的那點(diǎn)點(diǎn)摩擦力的作用點(diǎn)，非常靠近旋轉(zhuǎn)軸中心（力矩小）。

上圖：角動(dòng)量守恒，

• a圖中一位溜冰者在伸直雙臂的同時(shí)在其冰刀的尖端上旋轉(zhuǎn)。她的角動(dòng)量幾乎不會(huì)受到損失，因?yàn)椋ū叮┦┘釉谒砩系呐ちψ饔煤苄。龓缀蹩梢缘韧谝粋€(gè)封閉系統(tǒng)。
• 在b圖中，她收攏手腳時(shí)旋轉(zhuǎn)速度大大提高，是因?yàn)槭帜_收攏后這部分肢體的旋轉(zhuǎn)半徑減小了，從而減少了“慣性矩”（類(lèi)似力矩），慣性矩小了，這又是封閉系統(tǒng)，動(dòng)量要保持守恒（質(zhì)量x速度x半徑要保持不變），所以只有速度提升，所以這個(gè)收攏身體的動(dòng)作成為了花滑運(yùn)動(dòng)員驚人旋轉(zhuǎn)的訣竅。

天體的旋轉(zhuǎn)也是同樣的的原因

但天體形成的過(guò)程非常復(fù)雜，不過(guò)復(fù)雜的過(guò)程也要遵守簡(jiǎn)單的動(dòng)量守恒定律。

雖然簡(jiǎn)單的看，我們可以認(rèn)為，如果引力是形成天體匯聚的原因的話(huà)，那么天體也可以以不旋轉(zhuǎn)的方式匯聚，因?yàn)橐χ惶峁┫蛐牡奈Γ拖裎覀冋局煌臅r(shí)候收回手腳并不會(huì)導(dǎo)致我們旋轉(zhuǎn)。那為什么絕大部分天體都要旋轉(zhuǎn)呢？

因?yàn)樘祗w以不旋轉(zhuǎn)的方式形成的可能性極小。

“不旋轉(zhuǎn)”明確意味著“天體具有的固有角動(dòng)量為零”。要知道，在宏觀尺度上，角動(dòng)量是一個(gè)連續(xù)的量，具有無(wú)限可能的取值范圍。因此，當(dāng)一些天體從星云開(kāi)始匯聚，或從原行星盤(pán)中分離出來(lái)時(shí)，其總角動(dòng)量會(huì)有一個(gè)分布，但這個(gè)分布是混沌且不均勻的，這導(dǎo)致當(dāng)行星最終聚攏到形成天體時(shí)，其角動(dòng)量是其構(gòu)成粒子的角動(dòng)量的矢量和，且不可能為0。

何況很多天體本身就是不對(duì)稱(chēng)的，即便形成了相對(duì)穩(wěn)定的天體，其角動(dòng)量分布也是不均衡的。考慮到天體的不均衡性，以及在太空中幾乎可以等價(jià)于封閉系統(tǒng)的情況，這些天體最終的自體角動(dòng)量的總和幾乎不可能精確等于0。

上圖：太陽(yáng)系形成的星云假說(shuō)中關(guān)于角動(dòng)量守恒的描述。

• 自體引力使星云收縮；
• 因?yàn)榻莿?dòng)量守恒使星云變成盤(pán)狀（變成盤(pán)狀是因?yàn)槌嗟捞幍霓D(zhuǎn)矩最大），并且開(kāi)始旋轉(zhuǎn)；
• 中央質(zhì)量形成原始太陽(yáng)，且離心力與引力（向心力）平衡導(dǎo)致了環(huán)的形成；
• 環(huán)上的物質(zhì)形成行星

也就是說(shuō)，旋轉(zhuǎn)是必然的。不旋轉(zhuǎn)才是偶然的，而且?guī)缀醪豢赡堋?/p>

角動(dòng)量守恒造就了地球和月球如今的旋轉(zhuǎn)方式

上圖：原始地球因?yàn)楸涣硪活w較小的原始行星Theia撞擊之后，形成了月球。在這個(gè)過(guò)程中角動(dòng)量保持守恒。即便是一顆小石頭撞地球也是角動(dòng)量守恒的。所以你可以想象在任何天體系統(tǒng)當(dāng)中，微小的變量也可能導(dǎo)致最終整個(gè)系統(tǒng)的角動(dòng)量不可能精確為0，因?yàn)榧幢阌幸粋€(gè)完美的沒(méi)有角動(dòng)量的系統(tǒng)存在，突然飛來(lái)一顆小石子，甚至一顆沙粒就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)最終的角動(dòng)量無(wú)法保持為0而旋轉(zhuǎn)起來(lái)（雖然可能會(huì)非常慢）。

恒星形成速率影響了星系角動(dòng)量的分布從而造出了不同形狀的星系

黑洞可以不轉(zhuǎn)

黑洞質(zhì)量太大，但黑洞又具有極高的對(duì)稱(chēng)性，因此它可能具有巨大的角動(dòng)量，但也可能因?yàn)槠洫?dú)特的時(shí)空特性而在外部無(wú)法表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)的特征，雖然理論上可能有三種黑洞的旋轉(zhuǎn)形式。

上圖：黑洞的三種旋轉(zhuǎn)形式。

• 上：倒轉(zhuǎn)，黑洞的旋轉(zhuǎn)方向與吸積盤(pán)相反
• 中：不轉(zhuǎn)，黑洞不轉(zhuǎn)，吸積盤(pán)旋轉(zhuǎn)（但是否存在絕對(duì)不轉(zhuǎn)的黑洞這很難說(shuō)）
• 下：順轉(zhuǎn)，黑洞的旋轉(zhuǎn)方向與吸積盤(pán)相同。

我們的宇宙在旋轉(zhuǎn)嗎？

答案可能是既在旋轉(zhuǎn)也沒(méi)有旋轉(zhuǎn)。因?yàn)樵谌钪娴倪@個(gè)超宏觀的級(jí)別上，很難定義角動(dòng)量和旋轉(zhuǎn)。