太陽核聚變功率只有人體1/10，每個質子數十億年才有一次聚變

在上一篇文章《與霍金商榷一下，氫彈爆炸溫度不可能達到100億度》中，筆者提到，在我們的太陽中心，平均每個質子要等待數十億年才能參與一次聚變反應。要得到一次牽手的機會，得等待數十億年漫長的時光，質子的愛情，地老天荒！

至尊寶和紫霞仙子五百年穿越時空的愛情令人唏噓，而質子數十億年才能等到一次聚合的機會，這又是何等渺茫的期冀。所以它任由自己燃燒，釋放出巨大的能量和熱情，成就了地球上萬物的欣欣向榮。

有讀者覺得不可思議，這和我們心目中的核聚變簡直是天壤之別，氫彈爆炸的時候能量何其強大，一瞬間便釋放出足以毀滅一切的狂暴，怎麼反而太陽中的質子要那麼久才會發生一次聚變反應呢？

其實氫彈和太陽的核聚變反應機制有著很大的區別。氫彈是一次性反應，其核聚變所需的條件由核裂變（原子彈）爆炸提供，將輕核裝料壓縮在高溫高壓的空間，瞬間發生聚變反應，釋放出巨大的能量。太陽核聚變發生的條件則是由其自身的引力提供的，引力傳遞至太陽核心，使壓強和溫度超過聚變反應的臨界值，從而引發聚變反應。這種壓力和溫度遠遠小於氫彈引爆時核裂變產生的壓力和溫度，其反應的速率也比氫彈要低得多，從而讓太陽的核聚變變得可控。當然具體情況複雜得多，後面還有進一步的說明。太陽的核聚變反應99%發生在太陽半徑24%之內的區域，到30%半徑處，核聚變就幾乎完全停止了。即使是在核心區域內，核聚變產生的功率密度也是極小的，大約是276.5瓦/立方米，大約相當於一個成年人單位體積平均消耗功率的1/10。太陽之所以能產生那麼大的能量，不是因為它核聚變反應的強度高，而是因為它規模巨大。

太陽核聚變可以自我修正，反應速率稍微提升，溫度和壓強增大，核心就會膨脹，從而降低核聚變速率；而反應速率稍微下降，就會導致溫度和壓強降低，核心就會收縮，使反應速率再度提高，從而維持一種動態的平衡，讓我們的太陽幾十億年如一日穩定地釋放能量，供給我們生命所需的適宜的光和熱。如果它像氫彈一樣，bia一下就聚變反應完成了，那我們這些所謂的智慧生命還玩兒什麼呢？

回到我們剛開始提出的問題，為什麼在我們的太陽中心，平均每個質子要等待數十億年才能參與一次聚變反應呢？這是筆者在查閱資料時看到的，也是非常好奇，但並沒有找到可靠出處，分析了一下，可能是下面兩個原因之一，不過也可能二者是等效的：

一是根據太陽的核聚變速度計算出來的。太陽擁有大約8.9×10^56個自由質子，每秒鐘大約只有3.7×10^38個質子能參與核聚變反應，所以絕大多數質子在太陽里苦苦守候，等待生命中最璀璨的一次燃燒，大約要76.2億年才能都參與到壯懷激烈的聚變中去，所以平均下來就是「數十」億年了。

第二個可能是太陽內部溫度偏低，質子需要依賴量子隧穿效應才能融合成氘。太陽上的核聚變反應是質子﹣質子鏈反應為主，由一系列複雜的反應組成。其中最重要的第一步，是需要兩個氫原子中的質子和質子碰撞，融合成氘核。由於原子核之間的庫侖斥力非常強，在太陽內部這樣的溫度條件下，它們是不可能克服庫侖斥力發生碰撞的，必須依賴量子隧穿效應，但隧穿的幾率卻非常低，一對質子平均要等待數十億年才能隧穿融合。不過由於太陽質子數量巨大，總會有足夠多的質子隧穿融合成氘，所以太陽內部的核聚變得以繼續進行下去。

看來上帝真是喜歡賭博，連太陽的核聚變反應都是靠擲骰子來決定的。

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