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没有量子物理学,太阳就不可能发光

科学探索万象经验2023-05-08

但问题在于:你可以确定太阳中的粒子必须具有多少能量,并计算这些能量是如何分布的。你可以计算太阳核心中质子之间发生何种类型的碰撞,并将其与实际使两个质子相互物理接触所需的能量进行比较。当你做计算的时候,你会发现一个令人震惊的结论:碰撞发生的情况非常少,没有足够的能量发生核聚变。

由于这些质子的量子性质,两个质子的波函数可以重叠。即使是没有足够能量来克服它们之间的斥力,也可以看到它们的波函数重叠,而这种重叠意味着它们可以经历一种小概率的量子隧穿。

一旦两个质子形成(较难的部分),链式反应的其余部分就会很快进行,从而在短时间内形成氦-4。但是生成的概率很小,事实上,对于发生在太阳核心的任何特定的质子-质子相互作用来说,它们几乎都会得到最简单的结果:它们的波函数暂时重叠,然后它们停止重叠,最后得到的还是两个质子,和开始时一样。

在过去的45亿年里,这种情况在我们的太阳中已经发生了足够长的时间,根据核聚变和爱因斯坦最著名的质能方程,太阳的质量已经损失了大约土星的质量。然而,如果不是因为宇宙的量子性质,核聚变根本不会在太阳中发生,而地球将只是漂浮在太空深渊中的一块冰冷、没有生命的岩石。没有量子物理学,太阳就不可能发光。


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