科學(xué)家告訴我們，太陽(yáng)是一顆古老的恒星，從它誕生直到現(xiàn)在，已經(jīng)過(guò)去了大約50億年的時(shí)間。為啥太陽(yáng)能在太空中燃燒50億年呢？

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家給出的答案是，我們眼前所見(jiàn)的太陽(yáng)就像是一個(gè)熊熊燃燒的大火球，但這只是一個(gè)假象，實(shí)際上，太陽(yáng)并沒(méi)有燃燒，它發(fā)出的光和熱其實(shí)是來(lái)自于一種更強(qiáng)大的能量來(lái)源——核聚變。

但問(wèn)題是，太陽(yáng)究竟是怎么讓自身的核聚變持續(xù)了長(zhǎng)達(dá)50億年的時(shí)間呢？其實(shí)這是可以解釋的。

太陽(yáng)核聚變的主要原料是氫，其聚變過(guò)程大致可分為三個(gè)階段，我們可以將其簡(jiǎn)單地理解為，先是兩個(gè)質(zhì)子（即最簡(jiǎn)單的氫原子核）聚變成一個(gè)氘原子核，然后氘原子核再與另一個(gè)質(zhì)子聚變成氦-3原子核，最后兩個(gè)氦-3原子核聚變成一個(gè)氦-4原子核，同時(shí)釋放出兩個(gè)質(zhì)子。

這個(gè)過(guò)程被稱為“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”，其中實(shí)現(xiàn)難度最高的是第一階段，因?yàn)橘|(zhì)子都是帶正電荷的，所以質(zhì)子之間會(huì)存在著排斥力，這就意味著，質(zhì)子要發(fā)生聚變，首要條件就是，它們必須要有足以克服這種排斥力的動(dòng)能。

這種動(dòng)能從何而來(lái)呢？答案就是高溫，因?yàn)閺奈⒂^層面來(lái)看，溫度其實(shí)就是大量微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，所以只要溫度足夠高，質(zhì)子就可以具備克服它們之間排斥力的動(dòng)能。

太陽(yáng)內(nèi)部的熱量來(lái)自其自己龐大質(zhì)量所引發(fā)的引力收縮，越往里走，溫度也就越高，所以在太陽(yáng)內(nèi)部只有一小部分區(qū)域在發(fā)生核聚變，這個(gè)區(qū)域也被稱為核心反應(yīng)區(qū)，其半徑大概只有太陽(yáng)的5分之1。

但在對(duì)太陽(yáng)的研究過(guò)程中，科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)核心反應(yīng)區(qū)的溫度大約是1500萬(wàn)K，而從理論上來(lái)講，大概需要1億K的高溫，質(zhì)子才有可能具備克服它們之間排斥力的動(dòng)能。

也就是說(shuō)，太陽(yáng)內(nèi)部理論上應(yīng)該是不可能發(fā)生核聚變的，但實(shí)際情況大家都是知道的，太陽(yáng)內(nèi)部確實(shí)在發(fā)生核聚變，為什么會(huì)這樣呢？實(shí)際上，這個(gè)問(wèn)題其實(shí)也讓科學(xué)界困惑了很長(zhǎng)一段時(shí)間，直到他們?cè)诹孔恿W(xué)研究領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)了“量子隧穿”效應(yīng)。

“量子隧穿”被人們形象地形容為“量子世界中的穿墻術(shù)”，簡(jiǎn)單來(lái)講，它指的是微觀粒子即使是在自身能量不足的情況下，也有一定的概率可以突破在經(jīng)典力學(xué)中不可能突破的能量勢(shì)壘。

實(shí)際上，質(zhì)子之間的排斥力其實(shí)就是一種能量勢(shì)壘，所以按照量子力學(xué)的描述，質(zhì)子也有一定的概率可以在溫度不夠的情況下突破這種能量勢(shì)壘，從而使質(zhì)子之間的聚變成為可能。

由于能量差距越大，“量子隧穿”發(fā)生的概率就越低，而太陽(yáng)核心反應(yīng)區(qū)的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論值，因此在太陽(yáng)核心反應(yīng)區(qū)，質(zhì)子之間發(fā)生“量子隧穿”的概率就低得可憐，大約每1萬(wàn)億億次相遇才可能發(fā)生1次（概率約為10的20次方分之1）。

但這還沒(méi)完，因?yàn)閮蓚€(gè)質(zhì)子即使通過(guò)“量子隧穿”撞在了一起，在絕大多數(shù)情況下（超過(guò)99%），它們也會(huì)很快地分開(kāi)，只有極少數(shù)的時(shí)候，其中的一個(gè)質(zhì)子才會(huì)在弱相互作用力的作用下轉(zhuǎn)變成中子，這樣才能形成穩(wěn)定的氘原子核。

（注：氘原子核由一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子構(gòu)成）

本來(lái)“量子隧穿”的概率就已經(jīng)夠低了，再加上這一出，質(zhì)子之間發(fā)生聚變的概率那就更是低得離譜了，具體有多低呢？這樣說(shuō)吧，對(duì)于太陽(yáng)核心反應(yīng)區(qū)中某一個(gè)特定的質(zhì)子來(lái)講，它通常需要數(shù)十億的時(shí)間才有可能與其他的質(zhì)子聚變成氘原子核。

盡管這個(gè)概率低得令人吃驚，但架不住太陽(yáng)的質(zhì)子多啊，根據(jù)科學(xué)家的估算，太陽(yáng)核心反應(yīng)區(qū)中的質(zhì)子數(shù)量可達(dá)10的56次方個(gè)。

這么巨大的數(shù)量，就讓太陽(yáng)核心反應(yīng)區(qū)中隨時(shí)都會(huì)有極少一部分質(zhì)子聚變成氘原子核，這在保證了“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”能夠持續(xù)進(jìn)行的同時(shí)，也讓太陽(yáng)以極為緩慢的速度消耗它的核聚變?cè)稀?/p>

講到這里就可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)了，即：太陽(yáng)并沒(méi)有在太空中燃燒，它其實(shí)是一個(gè)巨大的“核聚變反應(yīng)堆”，而太陽(yáng)的核聚變之所以能夠持續(xù)長(zhǎng)達(dá)50億年的時(shí)間，其實(shí)是因?yàn)樯鲜龅脑硎沟盟暮司圩冊(cè)舷牡脴O為緩慢。

當(dāng)然了，太陽(yáng)的核原料畢竟是有限的，它們終究會(huì)被用完的，不過(guò)好消息是，根據(jù)已知理論模型的推演，太陽(yáng)目前正當(dāng)壯年，預(yù)計(jì)在大約50億年之后，其核心反應(yīng)區(qū)的核原料才會(huì)被消耗殆盡，所以現(xiàn)在的我們不必為此擔(dān)心。