宇宙最強大的聚合能源來自恒星。這些單一天體，能夠通過存在于微觀世界里的亞原子核聚變，展現(xiàn)出驚人的威力。恒星為我們提供了生命需要的一切能量，正如地球受太陽所賜。
這一切究竟是怎么發(fā)生的？
在恒星的內(nèi)心深處，較輕的元素能夠在極端條件下聚合成較重的元素。那里的溫度超過400萬K，密度比固態(tài)鉛的10倍還高。
在那里，氫原子核，也就是單個質(zhì)子，能夠通過鏈式反應(yīng)，聚合成由2個質(zhì)子和2個中子構(gòu)成的氦原子核，并在這個過程中，釋放出巨大的能量。
▲發(fā)生日冕物質(zhì)拋射現(xiàn)象的太陽
在此過程中，2個氫核首先會聚變成由1個中子和1個質(zhì)子構(gòu)成的重氫核，并釋放出正電子和中微子；隨后重氫核會和再次氫核發(fā)生聚變，釋放出伽瑪射線，并產(chǎn)生一個由2個質(zhì)子1個中子構(gòu)成的氦3核；最后，氦3核和氦3核發(fā)生聚變，在釋放出2個質(zhì)子后，生成由2個質(zhì)子和2個中子構(gòu)成的氦4核。
中子的質(zhì)量只比質(zhì)子小0.1%，但當含有2個質(zhì)子和2個中子的氦4核形成時，它的整體質(zhì)量會比單一質(zhì)子質(zhì)量之和少0.7%。丟失的那部分質(zhì)量，就以能量的形式被釋放了出來。
太陽每秒鐘會輸出4*10^26瓦的能量，這就意味著在太陽內(nèi)部，每秒鐘有大約4*10^38個質(zhì)子被聚變成氦4核。
▲太陽內(nèi)核的鏈式核聚變反應(yīng)
太陽總共包含約10^57個粒子，其內(nèi)核大約占到10%左右。在太陽的內(nèi)核中，粒子帶有極高的能量。它們的運動速度可達每秒500千米。太陽內(nèi)核的密度也極高，因此每個質(zhì)子每秒鐘都會和其它質(zhì)子發(fā)生幾十億次碰撞。這其中，只有一小部分，大約10^28分之一的質(zhì)子相互作用，能夠?qū)е潞司圩兎磻?yīng)生成重氫，進而釋放出能量。
因此，太陽內(nèi)部只有一小部分的粒子參與了核聚變反應(yīng)。
如果按照常規(guī)想法，對太陽內(nèi)核中質(zhì)子能量的分布進行計算，算出擁有足夠的能量，能夠?qū)⒕圩兎磻?yīng)維持下去的質(zhì)子數(shù)量，我們就會發(fā)現(xiàn)，這個數(shù)量幾乎是零。因為兩個帶有正電的粒子間存在著斥力。即便在太陽內(nèi)部的高能環(huán)境下，這種斥力的存在也會導致一對質(zhì)子無法靠近，更不用說發(fā)生聚變。
順著這個思路往下想，你會發(fā)現(xiàn)，宇宙中大部分恒星都不可能存在。太陽雖然是一顆中等質(zhì)量的恒星，但它的質(zhì)量比宇宙中95%的恒星都高，其內(nèi)核的溫度也是如此。宇宙中3/4的恒星是M級的紅矮星，它們的內(nèi)核溫度只有太陽的一半都不到。
宇宙中只有5%的恒星內(nèi)核溫度高于太陽，但是持續(xù)的核聚變還是發(fā)生了，氫還是能夠聚變成氦。
這其中的奧秘在于，在基礎(chǔ)層面上，這些原子核的表現(xiàn)并不像我們通常印象中的粒子，而更像一種波。在那里，質(zhì)子都是量子化的。它們的位置，都需要用概率函數(shù)來進行描述，而它們的波函數(shù)，也有機會發(fā)生輕微的重疊。
因此這些粒子能夠進行量子隧穿，進而有機會達到更穩(wěn)定的束縛態(tài)——比如氘。在此過程中聚變能的輸出成為可能，鏈式反應(yīng)的維持也成為可能。盡管在特定質(zhì)子對之間發(fā)生量子隧穿的可能性非常小，小到只有10^28分之一，但已經(jīng)足以解釋太陽以及所有恒星能量的來源了。
所以說，假如宇宙中的粒子不具有量子特性，假如不存在波函數(shù)，假如它們的位置不具有內(nèi)在的量子不確定性，恒星內(nèi)部的核聚變反應(yīng)就沒有機會發(fā)生。如果是那樣，那我們的世界就會變得荒蕪而寒冷，大多數(shù)恒星和太陽系也會是漆黑一團。
是量子力學讓太陽能夠發(fā)光。從根本上來說，假如上帝不和宇宙玩骰子，我們就沒有機會出現(xiàn)。是宇宙基本層面上的這片混沌造就了我們。
來源：星空天文網(wǎng)
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