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【太阳看上去如此稳定，它是怎么做到的？其中的量子力学原理太精妙】
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晨光初现 ， 对于我们每一个地球上的人类个体来说 ， 新的一天又开始了 。 睁开睡眼惺忪的双眼 ， 我们会感叹新的一天与昨天并没有什么不同 ， 因为太阳依然照常升起 。 或许很少有人会去思考 ， 如果我们的世界没有了太阳会怎样？当然 ， 这样的假设场景永远不会出现 ， 因为在太阳真正意义上的消失之前 ， 人类早就先于太阳而灭亡了 。 所以 ， 当我们感叹新的一天一切如常时 ， 别忘了 ， 正是太阳——宇宙中一颗普通的小质量恒星 ， 是它的稳定燃烧赋予了我们这一切 。
冬至日太阳位于银河系人马座
但是 ， 太阳看上去如此稳定 ， 它究竟是怎么做到的呢？对于这个问题 ， 现在 ， 专业物理学家运用一系列精心开发的逻辑步骤 ， 能够很清楚地解释太阳为何看上去如此稳定 。 你不用怀疑 ， 因为现在的物理学原理——广义相对论和量子力学是如此精妙有效 ， 以至于在太阳从生到死的整个过程中 ， 绝不会出现不可捉摸的或无法证明的事情 。 或许你会不信 ， 那么请接着往下看 。
首先 ， 我们知道太阳是一颗恒星 ， 那么恒星到底是什么？一个非常近似的说法就是 ， 恒星是由可见宇宙在大爆炸之后最初几分钟形成的两种最简单的元素——氢和氦构成的 。 可见宇宙在经过大约5亿年的膨胀后充分冷却下来 ， 气体云中的密度较大区域在自身引力作用下开始聚集 ， 这些就是星系的胚胎 ， 在胚胎的内部 ， 围绕着一些较小的物质聚集团块 ， 开始形成了第一代原恒星 。
紫外波段的太阳与金星
随着物质因引力导致自身的坍缩 ， 这些在第一代原恒星内形成的气体变得越来越热 ， 就像任何用过自行车打气筒的人都知道 ， 压缩气体可以使它变热 。 当气体的温度达到约10万度 ， 电子不能再被束缚在围绕氢核和氦核周围的轨道上 ， 原子被撕裂开来 ， 留下光秃秃的原子核和电子组成的热等离子体热气体试图向外扩散 ， 想要阻止进一步的坍缩 ， 但由于聚集团块的质量太大 ， 引力占了上风 。 因为质子带正电荷 ， 它们将相互排斥 ， 但随着引力造成的坍缩的继续 ， 温度进一步上升 ， 质子移动越来越快 。
最终 ， 在几百万度的温度下 ， 质子移动得如此之快 ， 它们之间的距离如此之近 ， 以至于弱核力占了上风 。 这时 ， 两个质子可以相互作用：其中一个自发转化成中子 ， 同时发射出一个正电子和一个中微子 。 从电子的排斥力中解放出来后 ， 质子和中子在强核力的作用下融合在一起形成一个氘核 。 这个过程会释放巨大的能量 ， 正如在形成氢分子时将电子结合在一起会释放能量一样 。
以日常的标准来衡量 ， 在一个单一的融合事件中释放的能量并不大 。 100万个质子——质子的融合反应生成的能量 ， 与一只蚊子在飞行中的动能或一个100瓦灯泡在1纳秒(1秒的10亿分之一)内所发出的能量大致相同 。 但以原子尺度来衡量的话 ， 这就相当大了 ， 并且请记住 ， 我们正在谈论一个正在坍缩的气体云的密集核心 ， 其中每立方厘米大约有10^26个质子 。 如果这1立方厘米内的所有质子都融合成氘核 ， 会释放10^13焦耳的能量 ， 这些能量足够一个小城镇使用一年 。
两个质子融合成一个氘核是“融合大派对”的开始 。 氘核本身急切地想与第三个质子融合 ， 形成一个轻版本的氦(称为氦-3) ， 并发射一个光子 ， 这些氦核然后配对并融合成普通氦(称为氦-4)并发射两个质子 。 在每个阶段 ， 融合在一起会释放越来越多的能量 。 此外 ， 在这一连环的融合开始之初发出的正电子 ， 也迅速和周围等离子体中的一个电子融合并产生一对光子 。 这些释放的能量使得光子、电子和原子核成为热气体 ， 将向内坍缩的物质往外推 ， 阻止引力坍缩的进一步发生 。
这就是一颗恒星：核聚变(核融合)使得核心中的核燃料发生燃烧 ， 并产生一个向外的压力 ， 使得恒星对抗引力坍缩并达到稳定 。 这就是我们的太阳目前所处于的生命阶段——稳定的核聚变过程 ， 在此处 ， 引力与量子力学达到了精妙的平衡 。
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