为什么太阳会发光

为什么太阳会发光

首页维修大全综合更新时间:2023-10-23 09:15:53

为什么太阳会发光

很多人可能知道太阳本质上是一个核聚变反应堆,消耗氢来释放热量和阳光,而阳光维持了地球上的所有生命。但是,很少有人知道,如果没有那让粒子“穿墙而过”的奇异量子性质,太阳根本不会发光。

太阳之所以能够放射如此大量的能量,是因为氢原子的原子核能够聚变,并以我们称为阳光的电磁辐射释放能量。两个氢原子核要想聚变,就需要靠得非常近,但两者靠得越近,相互间的排斥力就越大,因为它们各携带一个正电荷,而同种电荷互相排斥。

经典物理学——构建在牛顿定律之上,能够很好地描述日常生活中球体、弹簧、蒸汽引擎,甚至是天体的受力和运动——认为这样的穿越不可能发生。换句话说,因为粒子不可能穿墙而过,所以太阳也不应该发光。

但是原子核这一类遵循量子力学原理的粒子却暗藏玄机:它们通过一种被称为“量子隧穿”(quantum tunneling)的过程,可以轻松地穿透上述的壁垒。

从本质上讲,是它们的波粒二象性使它们能够完成隧穿。正如海浪可以绕过物体(比如沙滩上的卵石)传播一样,波也可以绕过物体传播(比如声波可以穿透墙壁,让你听到邻居家的电视声)。当然,作为声波的介质,空气并没有真正地穿透墙壁:空气中的振动,也就是声音,使你和邻居共用的墙壁发生振动,而此振动又推动你房间中的空气,将相同的声波传入你的耳中。但原子核却不一样,如果你能像原子核一样行动,那么有时候,你真的能够像幽灵一般直接穿过坚实的壁垒。

太阳内部的氢原子核所做的正是如此:它能让自己传播出来,像幽灵一样穿透能量壁垒,使自己与墙另一边的伙伴靠得足够近来完成聚变反应。因此,当你下一次在沙滩上晒太阳时,不妨看看拍打着沙滩的海浪,想一想量子粒子像幽灵一样波动,这种波动不仅能够让你享受温暖的阳光,也使得我们星球上所有的生命成为可能。

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