之——探尋太陽
這才是歷史
系列文章六
滿天星辰，其實都和我們擁有的太陽一樣，共同屬於一個巨大的核工業體系——銀河系。億萬顆恆星在這裡聚變和生產元素，物質就在這裡生生滅滅地循環，包括生命所需要的所有原料、技術程序，都在這兒完成。如我們在《生命的本質》里所探討的，正是太陽主導了地球無機自然界和有機自然界（包括人類社會）的演化和發展，人類社會的一切都與太陽息息相關。
要知道太陽的威力以及它對於我們而言有多麼重要，我想最好的辦法是首先弄清楚沒有太陽時地球會發生怎樣的變化，這遠遠比描述它為什麼重要更加深刻。那麼好吧，我們就讓高個子的姚明踩個凳子，拿張黑紙把太陽給糊起來。這下我們都深處黑暗之中了，呵呵，請開燈，接下來請加州理工學院的行星科學教授史蒂文森和大家做分享，他竟然把失去太陽後對地球的溫度影響測算到了小數點後兩位，看起來也像是學計量的出身：
「失去陽光的一周內，地球平均地表溫度將降到低於零下17.78攝氏度；在一年內則會驟降到零下73.33攝氏度；海面將凍結，但由於海洋表面冰層形成了一張性能良好的絕緣體，在千年內淺層區下面的深水都不會凍結。百萬年後，生物體依賴的地球會達到一個相對穩定的零下240攝氏度；這是因為從地球的核心散發的熱量與來自太空中的輻射相等。」
「依賴光合作用的植物將失去能量來源，大多數植物會在幾周內死亡。接下來大部分生命體會因為陽光的消失而煙消雲散，一切都將歸於死寂。得益於緩慢的新陳代謝和體內存儲了大量的糖，茂密的大樹雖然能夠堅持很長一段時間，但零下73.33攝氏度的寒冷能夠把一切凍結。或許只有接近地底熱源的地方還能有一些微生物繼續生存。」
聽了這些，你一定想起了「萬物生長靠太陽」這句話，對我們而言這是幼兒園級別的真理，是耳熟能詳的教誨，也是最最司空見慣的常識。但遺憾的是對大多數人而言這個開始往往成為了結束，因為幾乎每個人在童年時代便將其堆到了雜物堆中，自此之後的一生都可能再不提及。而現在，你還會讓那淺嘗輒止的認識繼續下去么？如果有興趣，讓我們一起來探索和研究一下它的前世今生吧！
太陽開始於巨分子雲。星際空間存在著許多由氣體和塵埃組成的巨大分子雲。一個星系中大多數虛空的密度是每立方厘米大約0.1到1個原子，但是巨分子雲的密度是每立方厘米數百萬個原子。一個巨分子雲包含數十萬到數千萬個太陽質量，直徑為50到300光年。這些巨分子雲由於分布不均勻而往往分裂成團塊，並向各自的中心凝聚，在逐步凝聚收縮過程中還會形成更多的中心，發生進一步的分裂，在局部形成體積和質量更小而密度卻更高的小球狀星雲。
在巨分子雲環繞星系旋轉時，巨分子雲之間互相衝撞，分子雲穿越星系旋臂的稠密部分，或者受到鄰近超新星爆發的擾動，抑或星系之間引力碰撞造成的星雲壓縮和擾動等等，都有可能誘發引力坍縮。
巨分子雲的坍縮是有規則的，英國物理學家金斯在1902年給出了金斯不穩定性定理，星際雲產生不穩定性所需的最小質量正比於溫度的3/2次方，反比於密度的1/2次方。相應的最小質量則稱為金斯質量。這種現象導致最終形成的恆星質量大約在太陽質量的幾分之一至幾倍之間，不會太過於巨大和微小。
星際雲在坍縮過程中，看似不起眼的自轉會因角動量的守恆而旋轉得越來越快，從而產生越來越顯著的離心效應。使得分子雲的形狀逐漸變成一個扁平的盤狀，太陽系的行星大致都處於同一平面的原因就顯而易見了。
原始太陽雲需要數十萬年進行坍縮，坍縮的勢能會造成升溫效應，溫度升高使得物質間的排斥力提高，當這種力強大到可以抗衡引力坍縮的程度，中心區就會處於一種流體靜力平衡狀態，這時候就形成了原始太陽。但這種平衡狀態能對原始太陽自身的坍縮形成阻礙，卻不能阻止外側的物質繼續向中心集聚。這種過程稱為吸積過程，它對於太陽的成長是極其重要的，太陽剛剛成為原始太陽時，它的質量僅為目前質量的1%左右，其餘99%的物質全靠吸積過程來侵吞。吸積過程大約持續幾十萬年，當這一過程接近完成時，吸積盤上的物質已大都被侵吞，使得質量大為壯大。
《笑傲江湖》中，金庸為任我行設計的吸星大法，和太陽吸積有著異曲同工之妙。大量吸積來的內力並不能為我所用，必須用《易筋經》調理，才能渾然一體。
剛剛吸積而成的原始太陽體積龐大，與成年的恆星相比看上去倒是飄逸，實際上太過虛胖。接下來就需要「易筋經」進行調理了，這個調理過程長達數千萬甚至億年，太陽的「易筋經」是在坍縮引力和勢能導致的升溫排斥力相對抗下的緩慢收縮，既美化「身材」，又增強體質——提升核心的溫度，為引發核聚變做必要的準備工作。隨著核心溫度持續升高——100萬、300萬、500萬、600萬，數量稀少的氘核、鋰核、鈹核、硼核相繼被點燃，核心溫度和密度越來越高。當核心溫度達到800萬度時，太陽成年了：它體內儲備最豐富的氫元素終於被點燃了。
現在我們知道，發生核聚變的核心區半徑是太陽半徑的四分之一，約17.5萬公里，約佔太陽體積的六十四分之一,整個太陽一半以上的質量集中在核心區。那麼我們粗略的推算，當原始太陽半徑超過42.5萬公里後，才有可能導致核聚變的發生。
因為壓力和溫度剛剛達到核反應開始的條件，這時候太陽的核反應既微弱，也很不穩定。因為太陽在引力坍縮下導致中心密度和溫度升高，當太陽發生核聚變反應時，向外的輻射壓力就大於了引力坍縮，從而推開物質導致太陽體積膨脹，隨之中心溫度和密度降低，反應強度降低，起始階段甚至有可能導致核聚變暫停。隨著吸積盤上的物質持續向太陽掉落，其內部的引力坍縮越來越強，中心密度越來越大。同步的，核聚變區的半徑也逐步增大，輻射壓逐步增強。直到輻射壓向外推開物質後，引力坍縮依然能夠導致核聚變繼續發生，太陽便能夠持續向外輻射能量了。
剛開始發生核聚變的太陽是無法發光發熱的，因為其外層是厚達50萬公里，極其大量的處於等離子態、中間態以及氣態的氫，核聚變開始後即便只是把整個太陽燒熱也需要若干年（具體時間不清楚）。當第一縷陽光終於能來到太陽表面時，你觀測到的一定是忽明忽暗的微弱的紅光。隨著太陽表面溫度的升高，產生的光子攜帶的能量也逐步增強，它發出的光線的顏色也逐步向藍光偏移。差不多同一個時候，強勁的太陽風開始了，原先吸積盤上殘存的的氣體物質被逐步吹散，八大行星終於浮出水面，閃亮登場。
然而太陽中心的輻射壓和引力坍縮的鬥爭才剛剛開始，這種鬥爭將持續到太陽生命的終結。期間它的內部變化將主要源於核聚變的輻射壓和引力坍縮之間的此消彼長。太陽聚變導致內部輻射壓迅即升高，向外膨脹推開物質形成輻射壓力波，這個波在太陽輻射區的物質當中傳遞開去。而太陽核聚變區因為向外做功而導緻密度和溫度降低並縮小，輻射壓與引力坍縮最終達成一個平衡點，隨後由於引力又大於了輻射壓力，物質又開始向內坍縮，並引發新一波的核聚變，膨脹又一次開始了。
我們假設一個零狀態——就像中國科技大學那個托卡馬克裝置一樣，先讓半徑70萬公里的太陽內部保持靜止狀態，聚變核心區域17.5萬公里做好準備工作。當我們喊倒數五個數的時候才開始。
五、四、三、二、一，開始，摁鈕啟動。現在太陽第一波聚變展開，輻射壓向外推開物質，輻射光波從核心滾滾向外傳遞，我們設為B1波。隨著B1波的傳遞，太陽核心的輻射壓力消耗完畢。第一波坍縮迅即開始，由於有向外的輻射光波B1向外推開物質，太陽發生第二波聚變時的坍縮壓力就會比第一次小，因而導致第二波輻射光波能量減小，我們把第二個輻射光波設為B2，依次類推......直到各波次的波動次第消失，物質的坍縮壓力才會重新逐次增加，隨著時間推移，太陽內部形成複雜的動態。事實上，太陽內部比我們描述的要更為複雜，這種複雜或許已經難以找到語言來形容，然而，宏觀上的太陽必然有自然而又明確的運作規則。
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