核聚变反应我们都知道，氢弹之所以有这么威力是因为氢弹利用的是核聚变反应，反应前后有一部分质量的损失，这部分质量以能量的形式释放出来。  通过爱因斯坦质能等价E=mc^2，我们知道，即使损失的质量很小，乘以光速的平方（光速c=3*10^8），也是很大的一个数字。因此，氢弹的威力巨大。  太阳之所以可以持续地燃烧，也是因为氢原子核的核聚变反应。但是你想过没有，为什么同样是利用氢原子的核聚变反应，氢弹炸得渣都不剩，而太阳却可以持续燃烧，逐渐地释放能量？  今天，我们就来聊一聊这个话题。 太阳为什么持续燃烧？首先，我们知道的是，氢弹之所以一下子全炸了，很大的原因是我们直接达到了氢弹的引爆条件，也就是温度达到1亿度。但是用常规手段是很难做到这一点的，科学家用的办法是先引爆一颗原子弹，利用原子弹来达到这个温度要求，从而引爆氢弹。  如果我们仔细查找一下太阳的数据，就会发现，太阳的表面只有5500度，而太阳的核心是1500万度，内部压强大概是200多万个大气压。  但是这并不满足引爆氢弹的条件，或者我们说这个条件并不能直接触发氢原子的核聚变反应。那就很奇怪了，那太阳到底是如何被引爆的？ 这里就要从太阳的质量说起，太阳是太阳系绝对的霸主，这个霸主的地位超乎一般人的想象，整个太阳系99.86%以上的质量都在太阳这里。这就使得太阳的引力十分巨大。引力使得太阳内部的温度升高，物质状态呈现等离子态。所谓的等离子态是指电子获得了足够大的能量，最终摆脱了原子核的束缚。因此，构成太阳的物质不是我们常见的三态，而是原子核，电子，光子等构成的像一锅粒子粥一样的状态。  核聚变反应说白了就是原子核之间的融合。构成太阳的物质主要是氢原子和氦原子。但是要引发氦原子发生核聚变反应的条件远比氢原子核聚变反应的条件要苛刻得多，大概是2亿度作用。因此，其实一般恒星都是先烧氢原子核。 那具体咋烧的呢？我们得来看看阻碍太阳发生核聚变反应的绊脚石是什么？ 其实这个东西叫做静电斥力。我们知道同种电荷相排斥，氢原子核（质子）都是带正电的，会相互排斥，要让它们融合，就必须提供足够充足的能量。照理说，太阳内核1500万度，200多个大气压是不够的。但是微观世界中存在着量子隧穿效应，就是在微观世界中即使是需要能量才能完成的反应，不输入能量也有极低的概率会发生。一堆氢原子核要发生核融合，大概10亿年左右会发生一次。并不只是氢原子核融合了就可以核聚变反应，这里还需要弱相互作用的帮助，它可以把一个质子转化成一个中子，这个概率同样是低得可怜。 虽然概率极其低，但是我们上文也说到，太阳足够大，以至于再低的概率都可以发生。这才能够引发氢原子核的核聚变反应。不过，由于这两个事件的存在，因此，太阳不能像氢弹那样一下子全炸了，而是慢慢地释放能量。这个过程其实有两条路径，一条叫做质子-质子反应链。  另外一条叫做碳氮氧循环，其中碳氮氧充当的是催化剂的作用。  太阳几乎没有碳氮氧循环，基本上全是质子-质子反应链，是否会引发碳氮氧循环其实要看是恒星的质量。  但两个反应都是4个氢原子核最终合成为一个氦-4原子核。反应前后会损失一部分质量，这部分质量以能量的形式释放出来。 而我们在回过头来看这个问题，其实在这个过程中，有一个因素起到了决定性的作用，这就是引力。当太阳内核引发核聚变反应时，其实会产生一个向外的压力，而正是因为有引力的存在，制约了这个压力，两者形成了动态的平衡，维系住了整个不会崩塌。如果引力大了，会挤压内核，这时候内核的核反应强度就增加，产生更大的对外压力进行抗衡；如果核反应占了上风，这时候引力对于内核的挤压就会减轻，核聚变反应的强度就会减弱。  换句话说，我们从宏观的视角来看，维持住太阳不会像氢弹那样一下子全炸了的原因是引力的制约。 总结从微观世界来看，太阳能够引发核聚变反应其实是因为量子隧穿效应和弱力共同作用的结果，正是因为它们发生的概率极低，也使得太阳不会一下子全炸了。但这个问题我们还可以从宏观视角来理解，引力制约了核聚变，或者说核聚变产生的对外压力和引力形成了动态平衡，使得太阳不会像氢弹那样炸得渣都不剩。 |
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