宇宙真空中不存在氧气，为何太阳却可以熊熊燃烧？

　　太阳就像一个巨大的火球一样挂在天空，每时每刻，它都在无私地向地球输送能量，正因为如此，地球才会成为生命的天堂，而人类作为地球上唯一一种具有高等智慧的生命，早就已经习惯了太阳的存在。
　　尴尬的是，在过去的很长一段时间里，人类对太阳都知之甚少，甚至连太阳为什么会发光发热都搞不清楚。要知道燃烧是需要氧气的，但宇宙真空中不存在氧气，为何太阳却可以熊熊燃烧呢？
　　是因为太阳自带氧气吗？早在19世纪末，这种观点就被否定了，因为科学家通过对太阳光谱的分析发现，太阳主要是由氢和氦构成，其中氢占据了太阳质量的大约4分之3，余下的几乎全都是氦，而太阳的氧含量仅占太阳质量的大约0。77，根本就不足以支持太阳在宇宙真空中熊熊燃烧。
　　在20世纪的20年代，物理学家弗朗西斯阿斯顿发现了一个很有意思的现象：4个单独的氢原子核的质量之和，总是略微大于一个氦原子核的质量。
　　科学家据此推测，这种质量的亏损会释放出大量的能量（理论依据是爱因斯坦在20世纪初提出的质能方程，即Emc2），或许太阳就是通过将氢原子核聚变成氦原子核来产生能量。然而这种观点在提出之后不久就遇到了难题，怎么回事呢？
　　想要氢原子核聚变成氦原子核，就必须让它们离得非常近，这样强核力（又称强相互作用力）才可以将氢原子核束缚在一起，但氢原子核其实就是一个质子，而质子都是带正电的，因此质子和质子之间存在着斥力，在这种情况下，就必须让氢原子核具备很高的动能，才可以克服这种斥力。
　　我们知道，温度其实就是指微观粒子热运动的剧烈程度，也就是说，必须要有足够高的温度，核聚变才可以发生。从理论上来讲，氢原子核发生核聚变的温度至少需要上亿摄氏度，但根据科学家的估算，太阳核心的温度却只有1500万摄氏度左右，完全达不到氢原子核发生聚变的标准。
　　这应该如何解释呢？科学家们陷入了沉思，不久之后，他们在量子力学中找到了答案。1926年，物理学家埃尔温薛定谔提出了薛定谔方程，通过解这个方程可以得出一个令人惊讶的结果，简单来讲就是，在量子力学中，即使微观粒子本身的动能不足，它也有一定的概率穿过障碍。
　　这种现象被称为量子隧穿效应，在1927年的时候，物理学家弗里德里希洪德在双阱位势实验中，首次发现了量子隧穿效应的存在。
　　而这也就意味着，太阳核心的质子（即氢原子核）也有一定的概率在自身动能不足的情况下，通过量子隧穿效应直接穿过由质子之间的斥力所形成的障碍，从而发生核聚变。
　　至此科学家终于揭开了太阳的能量来源之谜，据此我们也可以看到，太阳其实并没有在宇宙真空中熊熊燃烧，它的光和热都来自于其核心的核聚变反应，根本就不需要氧气的参与，而这与基于化学反应的燃烧现象有着本质的区别。
　　值得一提的是，太阳核心的核聚变反应主要是质子质子链反应，而不是简单地由4个氢原子核聚变成一个氢原子核。
　　如上图所示，在太阳的核心，首先是两个质子聚变成一个氘原子核，接着氘原子核又会与另一个质子聚变成一个氦3原子核，在此之后两个氦3原子核又会聚变成一个氦4原子核，并且有两个质子会被释放出来。
　　在这一系列的过程中，由于发生量子隧穿效应的概率以及两个质子聚变成氘原子核的概率都非常低，因此在太阳的核心，核聚变反应就能够以非常缓慢的速度进行，而这也是太阳能够持续稳定地释放出光和热的原因。
　　好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。