太阳内部核聚变，有了这个量子效应才完整！

　　好奇心是人类的天性，如果要评选一些自人类诞生以来就一直想知道的问题，那么太阳到底是怎么发光的？这一问题绝对可以入选。
　　这个问题放到目前来看，可能有些幼稚了，基本上过中学的学生都能知道答案：核聚变。没错，太阳的光就是来自于核聚变，但这简简单单的三个字却不是那么容易得来的，最早是在20世纪20年代才由亚瑟。爱丁顿提出（是的，就是上篇文章中无情打压钱德拉塞卡的那位），不过当时的理论还非常粗糙。
　　亚瑟。爱丁顿
　　今天这篇文章并不会重点讲解太阳核聚变具体情况，而是介绍这个过程中非常关键的一个步骤隧道效应（这是量子理论里的名词），它是在怎样的巧合下同太阳核聚变联系到一起的呢？故事还得从20世纪讲起。
　　英国著名天文学家赫歇尔（发现天王星的那位），他提出太阳可能是固态的，我们在地球上见到的光芒，都是因为太阳具有一层炽热耀眼的大气，而在大气下面或许是一个低温的固态星球，他的这一结论的证据就是太阳的黑子，认为黑子代表着大气缝隙中透露出的低温表面。这个如今看来有些笑掉大牙的结论，恰恰反应了那个年代科学家对太阳的了解是多么的浅薄。
　　这一观点很快就被推翻，因为这不能解释维持大气高温的能源从何而来。于是围绕如何持续保持高温这一核心，五花八门的答案扑面而来，其中有一条流传最广的，认为太阳是一颗巨无霸的煤球块（很多科普文中都有提到过这段历史）。
　　因为煤球的持续燃烧，所以太阳能够持续发热发光，同时这也表明了太阳是有寿命的，也就是总有烧完的一天，于是科学家就开始着手计算这个时间，这一算可不得了，像太阳那般尺寸的煤球，顶多就能烧个一千多年不到两千年。
　　而这个结论和当时的星云假说相违背（星云假说，由康德、拉普拉斯提出），因为星云假说认为地球和太阳几乎是一同形成的，具有差不多的年龄，而当时预计的地球寿命都在上千万年到数亿年不等，但绝不是只有几千年（这种几千年的观点，倒是和当时的宗教观点走到一起了）
　　星云假说
　　除了上述的假设观点，还有诸如陨石持续坠落导致发光说、自身半径持续收缩保持光度说等等，但这些无一例外的是，在发生可能的概率以及持续时间上都无法符合地球和太阳的现状
　　时间来到了20世纪20年代，那时候爱因斯坦的狭义和广义相对论已经出世，人们也发现了原子核的嬗变，于是著名天文学家亚瑟。爱丁顿站出来了，他认为太阳的稳定发光发热是由于其内部发生的核聚变导致的，由于爱因斯坦质能方程的支撑，太阳内部的聚变能量可以保证它持续反应数十亿乃至上百亿年（当时对太阳的质量、表面辐射功率等都早已了解）。
　　虽然时间对上了，但仍然遭到了不少科学家反对，最核心的一点：核聚变时需要不同的原子核内的质子相互结合形成新原子核，那么质子是如何克服强大的库仑力呢？想要克服，那就得有极高的动能，而那样就代表了极高的温度，至少要达到数亿度，而这种温度相对于太阳的自身情况是不可能发生的。
　　虽然爱丁顿的核聚变假说在现在看来已经是对的了，但由于当时人类对原子尺度规律的研究正在处于迅速发展期，所以爱丁顿给不了详细的过程变化。
　　但是没有关系，这个困难很快就有人出手相救了。
　　1928年，伽莫夫利用当时才出世没多久的量子力学理论很好的解释了衰变过程中粒子是如何突破库伦势垒，并把这种穿越势垒的现象称为隧道效应（看到这，可能有些朋友就已经明白怎么回事了，在温度略低的状态下，质子也可能会穿透势垒从而发生核聚变反应）。
　　并且这种微观现象是普遍存在于微观粒子尺度世界的，而这个隧道效应表面上也是比较容易理解。打个比方，比如你起自行车从一个高山上自由滑下来，然后你要利用下落产生的动能，并且在不提供其他动力的情况下，翻越一座更高的山，很显然，在宏观世界中，这是不可能发生的事，自行车顶多再冲到相同高度，否则就不符合能量守恒定律了。
　　但如果这件事发生在微观世界，情况就不一样了。我们知道测不准原理，它是指粒子的位置和动量是不能同时确定来的，相应的科学家们还有一个更广的测不准原理，那就是能量和时间的不确定性关系，这辆自行车缩小到微观尺度，那么它就有可能在冲向山坡时，在极端的时间内能量突然增加并成功翻越，之后又能量迅速回归。可能这个例子有些不严谨，大家不必细究，知道一个大概就行。但量子隧道效应是客观存在的事实，比如现在用的扫描隧道电子显微镜，就是利用的这个原理。
　　科学家利用扫描隧道电子显微镜移动分子制作的动图
　　1932年中子被发现，此后在微观尺度下的强弱相互作用也被提出。于是在这样的情况下，美国天文学家汉斯贝特出现了。
　　汉斯贝特
　　他依靠上述的理论基础，在1939年完整的描述了太阳内部核聚变的过程，比如太阳中但主要能量释放的质子质子链反应，利用四个氢原子核经过几个步骤，最终融合为一个氦原子核，并且能释放放出相当高性价比的能量（毕竟只能方程摆在那呢，一点小质量亏损，都能释放出大量的能量），而且这种结合反应释放的能量占了总能量的8成以上，此外还有一丢丢的碳氮循环放能，这里就不再介绍了。
　　质子质子链反应
　　并且太阳内部的反应温度直接被降到了1500万摄氏度（因为隧道效应，质子有机会能够穿透势垒，进入其它原子核内，而不必再对温度提出极高的要求），否则太阳就会因为内部温度过高，而无法保持稳定，可能就成了一颗氢弹，直接炸掉了。
　　于是乎这位天文学家汉斯贝特就因为对恒星核反应机制做出的重要贡献而荣获了1967年诺贝尔物理学奖。此后，太阳是靠核聚变发光发热的原理就成了家喻户晓的知识，当然了，这中间少不了量子隧道效应为核聚变的产生牵线搭桥。
　　本篇文章的内容到此结束。
　　谢谢各位阅读！
　　以后还会不断更新精心准备的通俗科普长文期待您的点评和关注哦！