地球能夠成為一顆生機勃勃的星球，有一個必不可少的條件就是：太陽這個「大火球」一直在給地球提供能量。據我們所知，太陽誕生于大約46億年前，從那時開始，它就一直在發光發熱。那麼，太陽究竟使用了什麼燃料？為什麼燒了46億年，還沒有燒完呢？下面我們就來聊一下這個話題。
太陽使用的燃料，其實就是宇宙中最多的元素——氫，更準確地講，是氫原子核，也就是質子，在太陽的核心，質子不斷地發生核聚變反應，而太陽的能量正是來自于此。所以太陽的發光發熱，其實并不是燃燒現象，當然了，為了方便討論，我們還是可以將這種現象形容為燃燒，大家知道區別就行了。
想象一下，如果你有一堆燃料，現在你想讓這堆燃料的燃燒時間盡可能地持久，你會怎麼做呢？一個簡單的方法就是，盡可能地降低燃料的消耗速度，讓燃料一點一點地燃燒。
實際上，太陽燒了46億年還沒有燒完，也正是因為太陽消耗燃料的速度極為緩慢，具體怎麼回事呢？我們接著看。
太陽核心的核聚變反應過程可以簡單地描述為，首先是兩個質子結合在一起，形成氘原子核，接著氘原子核又與另一個質子結合，形成氦-3原子核，最后這個氦-3原子核又會與另一個通過相同途徑生成的氦-3原子核結合，形成氦-4原子核，同時釋放出兩個質子。
這一系列的反應過程也被稱為「質子-質子鏈反應」，其中實現難度最高的，其實就是第一步，也就是兩個質子形成氘原子核。要知道質子都是帶正電的，它們會強烈地彼此排斥，所以想要讓兩個質子撞在一起，就需要它們具備足夠高的動能。
從微觀角度來講，溫度其實就是大量微觀粒子熱運動的激烈程度，這就意味著，在溫度足夠高的情況下，兩個質子就可以克服彼此的排斥力撞在一起，什麼樣的溫度才算得上「足夠高」呢？根據科學家的估算，至少需要上億攝氏度。
那太陽核心的溫度達到了這個條件了嗎？答案是否定的，因為太陽核心的溫度只有大約1500萬攝氏度，也就是說，從理論上來講，以太陽核心的溫度，是不可能實現「質子-質子鏈反應」的，這明顯與我們看到的事實相悖，為什麼會這樣呢？這其實困擾了科學界很長一段時間，直到「量子隧穿效應」的發現，這個問題才得到合理的解釋。
「量子隧穿效應」屬于量子力學的研究領域，簡而言之，這種效應是指微觀粒子在自身動能不足的情況下，也有一定的機率穿過經典力學里不可能穿過的「能量勢壘」。
質子之間的排斥力，其實就是一種「能量勢壘」，也就是說，即使溫度不夠高，以至于質子自身的動能不足以穿過這個「能量勢壘」，它們也可以因為「量子隧穿效應」而撞在一起。
「量子隧穿效應」發生的機率與能量差距密切相關，能量差距越大，其發生的機率就越小，反之亦然，由于太陽核心的溫度與理論值差了太多，因此質子通過「量子隧穿效應」撞在一起的機率就異常的低，根據科學家的計算，這個機率大概是10的負20次方，也就是說，每1萬億億次中只會發生一次「量子隧穿效應」。
但這還沒完，要知道氘原子核其實是由一個質子和一個中子構成，這就需要當兩個質子撞在一起的時候，其中的一個質子通過β衰變轉變成中子，然而這樣的情況卻極難發生，因為在絕大多數情況下（超過99.999%），兩個質子即使通過「量子隧穿效應」撞在了一起，它們也會在極短的時間內分開。
這樣的情況，無疑使兩個質子形成氘原子核的機率低得令人發指，有多低呢？這樣說吧，對于太陽核心中一個特定的質子來講，它通常需要數十億年的時間，才可以與另一個質子形成氘原子核。
盡管這個機率是如此之低，但太陽核心的質子數量卻有大約10的56次方個，如此龐大的數量，就使得太陽核心每時每刻總是會有極少數的質子形成氘原子核，進而使「質子-質子鏈反應」的后續過程順利進行，如此一來，太陽消耗燃料的速度也就極為緩慢了。
總而言之，在極低機率的限制下，太陽其實一直在以極為緩慢的速度消耗自己的燃料，也正是因為如此，太陽才可以燒了46億年，還沒有燒完，不過太陽的燃料終究是有限的，根據科學家的估算，在大約50億后，太陽核心的燃料就會耗盡，而屆時的太陽，將會演化成一顆紅巨星。返回搜狐，查看更多
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