太陽(yáng)被我們稱為“萬(wàn)物之源”，在過(guò)去的46億年里，太陽(yáng)從未停止過(guò)給地球送來(lái)光和熱，正因?yàn)槿绱?，地球才?huì)成為一顆生機(jī)勃勃的星球。那么為什么太陽(yáng)可以燃燒46億年而不滅呢？

人類很早就開(kāi)始思考太陽(yáng)到底使用了什么當(dāng)作燃料，曾經(jīng)有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，太陽(yáng)的燃料應(yīng)該就是煤，它之所以能夠長(zhǎng)久地燃燒，只不過(guò)是因?yàn)樘?yáng)上的煤實(shí)在是太多了。

然而后來(lái)人們卻發(fā)現(xiàn)，以太陽(yáng)的體積來(lái)計(jì)算，就算它全部都是由煤構(gòu)成，也只夠燒大約5000年，要知道人類自己的歷史都遠(yuǎn)不止5000年，因此這種觀點(diǎn)就被否定了，于是太陽(yáng)的燃燒機(jī)制就成為了一個(gè)謎團(tuán)。

在進(jìn)入了20世紀(jì)之后，隨著量子力學(xué)的發(fā)展和完善，科學(xué)家才對(duì)太陽(yáng)的能量來(lái)源作出了合理的解釋，即：太陽(yáng)的能量來(lái)自其核心的核聚變反應(yīng)，而它使用的“核燃料”就是宇宙中豐度最高、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的氫元素。

需要注意的是，常見(jiàn)的燃燒現(xiàn)象是指可燃物與氧氣發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，并以火焰的形式釋放出光和熱，所以嚴(yán)格意義上來(lái)講，太陽(yáng)并沒(méi)有燃燒，不過(guò)為了方便描述，我們還是將太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的現(xiàn)象描述為“燃燒”，請(qǐng)大家注意區(qū)分。

科學(xué)家認(rèn)為，在太陽(yáng)的核心反應(yīng)區(qū)，氫原子核會(huì)通過(guò)一系列的反應(yīng)不斷地聚變成氦原子核，并因?yàn)橘|(zhì)量出現(xiàn)虧損而釋放出能量，由于氫原子核其實(shí)就是一個(gè)質(zhì)子，所以這一系列的反應(yīng)就被稱為“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”。

如上圖所示，“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”可以簡(jiǎn)單地分為三步，第一步是兩個(gè)質(zhì)子聚合成一個(gè)氘原子核，第二步是一個(gè)氘原子核和一個(gè)質(zhì)子聚合成一個(gè)氦-3原子核，第三步是兩個(gè)氦-3原子核聚合成一個(gè)氦-4原子核。

但問(wèn)題是，太陽(yáng)核心反應(yīng)區(qū)的半徑占據(jù)了太陽(yáng)半徑的大約4分之1，從理論上來(lái)講，這片區(qū)域中的任一位置應(yīng)該都具備了發(fā)生“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”的條件，在這種情況下，太陽(yáng)核心反應(yīng)區(qū)中的質(zhì)子就應(yīng)該在極短時(shí)間內(nèi)就全部發(fā)生核聚變，并釋放出巨大的能量，換句話來(lái)講就是，太陽(yáng)應(yīng)該像氫彈一樣瞬間就炸了。

很明顯，這樣的事情并沒(méi)有發(fā)生，否則的話，太陽(yáng)也就不可能燃燒46億年而不滅了，這是為什么呢？其實(shí)這是可以解釋的。

關(guān)鍵就在于“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”的第一步，也就是兩個(gè)質(zhì)子聚合成一個(gè)氘原子核，因?yàn)橘|(zhì)子都是帶正電的，所以在質(zhì)子和質(zhì)子之間存在著強(qiáng)大的斥力，想要克服這種斥力，質(zhì)子就必須具備足夠快的速度。

由于溫度就是指微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，因此我們可以認(rèn)為，必須在足夠高的溫度下，兩個(gè)質(zhì)子才可能會(huì)發(fā)生碰撞，需要多高的溫度呢？科學(xué)家給出的答案是：至少是上億攝氏度。

然而太陽(yáng)核心區(qū)域的溫度卻只有1500萬(wàn)攝氏度左右，這樣的溫度根本就無(wú)法讓兩個(gè)質(zhì)子發(fā)生碰撞，既然如此，為什么太陽(yáng)還會(huì)燃燒呢？實(shí)際上，這個(gè)問(wèn)題曾經(jīng)困擾了科學(xué)家很長(zhǎng)一段時(shí)間，直到“量子隧穿效應(yīng)”的發(fā)現(xiàn)。

簡(jiǎn)而言之，“量子隧穿效應(yīng)”就是指在能量不足的情況下，微觀粒子仍然有極低的概率穿過(guò)在經(jīng)典力學(xué)中不可能穿過(guò)的屏障，所以這也被人們戲稱為“微觀世界中的穿墻術(shù)”。

需要指出的是，“量子隧穿效應(yīng)”可以通過(guò)微觀粒子的“波粒二象性”和量子力學(xué)中的“能量-時(shí)間不確定性原理”來(lái)進(jìn)行解釋，除此之外，“量子隧穿效應(yīng)”也早已在實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)，并且還得到了一定的應(yīng)用，比如說(shuō)用于觀察和定位原子的“掃描隧道顯微鏡”其實(shí)就是利用了“量子隧穿效應(yīng)”，因此可以說(shuō)，這種現(xiàn)象是真實(shí)存在的。

另一方面來(lái)講，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)子碰撞在一起的時(shí)候，它們就形成了一個(gè)“雙質(zhì)子”，而“雙質(zhì)子”又非常不穩(wěn)定，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在極短的時(shí)間內(nèi)（小于1納秒），“雙質(zhì)子”就有99.999%以上的概率會(huì)重新衰變成兩個(gè)質(zhì)子，只有在極小的概率下，“雙質(zhì)子”中的一個(gè)質(zhì)子才會(huì)因?yàn)榘l(fā)生β衰變而成為中子，進(jìn)而使“雙質(zhì)子”轉(zhuǎn)變成包含一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子的氘原子核。

科學(xué)家認(rèn)為，“量子隧穿效應(yīng)”發(fā)生的概率原本就已經(jīng)極低了，在此基礎(chǔ)上，再加上“雙質(zhì)子”的衰變問(wèn)題，“質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)”的第一步發(fā)生的概率簡(jiǎn)直就是微乎其微了，正是因?yàn)槿绱耍?yáng)才能夠以極為緩慢的速度消耗自己核心反應(yīng)區(qū)的“核燃料”，進(jìn)而持續(xù)穩(wěn)定地燃燒。

看完科學(xué)家的解釋，相信大家也明白了“太陽(yáng)可以燃燒46億年而不滅”的原因。值得一提的是，太陽(yáng)的“核燃料”終究是會(huì)用完的，根據(jù)科學(xué)家的估算，在大約50億年后，太陽(yáng)核心的氫元素就會(huì)消耗殆盡，而屆時(shí)的地球也將因此而變得不再適合人類生存。

好了，今天我們就先講到這里，歡迎大家關(guān)注我們，我們下次再見(jiàn)。