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1 # 科學剃刀
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2 # 優美生態環境保衛者
太陽核心溫度只有1500萬度，遠達不到1億度的溫度環境，為什麼還能發生核聚變？
近年來，“人造太陽”一直以來都是人們非常關心的熱點話題，其原理就是利用人工的手段，通過特殊的反應裝置，來模擬太陽內部的核聚變反應，達到輸出能量大於輸入能量的目的，從而可以為人類生產生活提供更加豐富和更加清潔的能源，在一定程度上能夠緩解能源危機問題。
從“人造太陽”的模擬原理我們可以看出，這是一種在人工創造的環境下實現的可控核聚變，其所需要的最重要的一個因素就是創造非常高的溫度，推動核聚變的正常穩定和高效執行，從中國“人造太陽”的研究進展來看，我們目前已經實現了裝置內部在1億攝氏度高溫環境下等離子體的穩定執行，將下來還將要突破3億攝氏度的反應溫度，中國的研究進展已經在國際上遙遙領先。在這裡，有的朋友不禁要問了，太陽內部的溫度只有1500萬攝氏度，為何就能激發核聚變反應呢？
很多朋友估計對氫彈爆炸印象深刻，瞬間就會向外界釋放巨量的能量，隨著爆炸產生的衝擊波對周圍區域的殺傷力無比巨大。其實氫彈爆炸的過程主要包括兩個階段，前一階段包含著原子彈爆炸的過程，即利用鈾235等重元素核裂變產生巨大能量。後一階段則是利用原子彈爆炸產生的能量，使氫彈中的氫同位素氘和氚在高達1億攝氏度的環境下，發生核聚變反應，生成氦4原子核，同時釋放更大的能量。作為核聚變反應條件最低的氫，在現有人工控制下至少得需要1億攝氏度的高溫，這一點與“人造太陽”原理基本相似。從最簡單的角度來考慮，之所以需要1億攝氏度的高溫，主要原因在於我們在人工控制下，雖然模擬的是太陽內部的核聚變反應，但是無論是參與反應的原材料數量還是壓力方面，都遠遠達不到太陽內部的水平，要填平這些差距，就必須通過提升溫度來解決了。
眾所周知，我們太陽系的絕對老大－太陽，其誕生歷程與其它恆星一樣，都是來源於上一任大質量恆星通過超新星爆發所釋放的巨量星雲物質，在長期引力擾動的作用下，這些星雲物質逐漸在某個核心區域上聚集，使得這個核心區域的質量越來越大，從而吸引更多的星雲物質向內部發生坍縮。在此過程中，原有星雲物質所具有的引力勢能一部分就會轉化為核心區域的熱能，另一方面在星際物質坍縮過程中，大量氣體分子和塵埃相互碰撞和摩擦，也逐漸提升了核心區域的溫度。在以上兩種因素的作用下，逐漸形成了太陽的原始“胚胎”，隨著吸聚物質的越來越多，“太陽胚胎”的溫度和壓力逐漸提升，待達到可以激發核聚變的臨界條件時，其溫度可以達到1000萬攝氏度，壓力可以達到200萬個標準大氣壓。
從常規的物理學角度來看，在1000萬攝氏度、200萬個大氣壓之下並不能真正達到氫核聚變的條件。因為太陽內部的高溫和高壓，雖然可以使自由原子以非常高的速度進行碰撞，但是這個高速度還不能達到突破兩個原子的庫侖勢壘的地步。但是不要忘了，此時太陽內部的組成物質，並不是我們在巨集觀世界中看到的固、液、氣這3種基本相態的任何一種，在太陽內部的高溫高壓環境下，所有原子都被電離，形成由自由原子和自由電子所組成的等離子狀態。這些自由粒子在太陽內部會通過量子微觀世界中的一種現象－量子隧穿效應，來推動氫核聚變的產生。
量子隧穿效應簡單來說，就是在微觀量子領域，通過質子的不確定性運動，有一定的機率突破原子核之間庫侖力的排斥作用，從而進入到其它原子核的內部，與另外的質子聚合形成新的原子核，從而激發核聚變反應。但是，這種自由原子發生量子隧穿的比例，在太陽內部仍然是非常低的，幸好太陽在誕生過程中所吸聚的原材料非常多，可以保證在很低的量子隧穿比例下，能夠有效維持核聚變的穩定執行。
也就是說由4個氫原子核最終通過質子－質子鏈式反應，聚變形成一個氦4原子核，同時釋放出一定的伽馬光子、中微子以及部分能量。在這一點上，太陽內部的核聚變過程，要比氫彈爆炸以及“人造太陽”複雜一些，因為直接是從4個氫原子作為起點，而不是像氫彈爆炸以及“人造太陽”那樣是以氫的同位素氘和氚為起點。
通過以上的分析我們可以看出，太陽內部的高溫和高壓環境，為量子隧穿效應的發生提供了基礎條件，在較低的發生比例之下通過數量取勝，從而形成了這種比較“溫和”的核聚變過程，繼而有效確保了太陽可以源源不斷地向外界釋放著光和熱的終極目標。從某種意義上來說，太陽內部的高溫，並不是核聚變形成的，而是由物質坍縮所引發的，並且由核聚變釋放的能量所維持著。而微觀世界中量子隧穿效應的發生比率，將會隨著恆星核心區域溫度和壓力的提升而增加，這也是為什麼越是質量大的恆星，其核心發生核聚變反應的程度越劇烈、恆星壽命也越短的重要原因。
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3 # 宇宙探索
太陽發光發熱來自核心的核聚變，其實太陽的核聚變與人類製造的氫彈本質上還是有很大區別的。太陽的核聚變並不像人類製造的氫彈那樣猛烈，而是非常溫和的。事實上太陽核聚變釋放能量的效率甚至比人體輻射熱量的效率還要低，只不過太陽質量和體積非常巨大，所以才能向太空中釋放超乎想象的能量。
根據經典力學計算，像太陽這樣的大型天體要想穩定進行核聚變，至少需要上百億度的高溫，顯然這個溫度遠遠超過了太陽核心溫度1500萬度，那麼為何太陽仍舊能進行穩定的核聚變呢？
簡單來講，太陽質量實在太大了！
但深層原因在於量子力學中的量子隧穿效應。
太陽核心的高溫高壓，讓原子外部的電子完全分離，太陽核心的物質狀態其實是等離子態。而原子核帶正電，強力的作用距離又非常短，原子核會因為庫倫力相互排斥，所以想要兩個原子核融合其實是非常困難的。
按照經典力學思維，只要給物體加熱，原子核動能增大，就可以克服庫侖力發生融合，但根據經典力學計算這至少需要上百億度才可以。
但根據量子力學中的量子隧穿效應，遠不需要百億度的溫度就可以讓原子核融合。按照量子力學詮釋，微觀粒子具有不確定性，有一定概率穿越經典物理中無法穿越的勢壘，只不過這種概率非常小。但由於太陽質量巨大，即使非常小的概率，也能讓核聚變得以穩定維持下去。
這就是太陽能夠穩定幾十億年核聚變的原因。核心溫度雖然只有1500萬度，但太陽質量巨大，核心壓力高達上千億個大氣壓，詭異的量子隧穿效應雖然發生概率非常小，也足夠讓太陽核聚變進行下去。而正是因為量子隧穿發生的概率很小，太陽核心核聚變相當溫和，並不會像氫彈那樣瞬間爆炸！
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4 # Carious唯
首先太陽核心1500萬度 這個說法是錯的
太陽的表面溫度5500攝氏度這是實際測量過的，但核心溫度無法測量，只能通過數學模型推測。
其次，你提出的這個問題也是困擾了不少科學家的問題，有的人認為其實真正的核心超過了1億度。
還有的人提出更加匪夷所思的理論，那就是等離子體宇宙論。
有興趣的可以去搜一搜。
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5 # 麥克老牛
看來很多回答沒一個說到點。核聚變溫度不是主要條件，真正產生聚變的是高壓，聚變就是兩個氫原子（同位素）聚合一起形成氦原子。所以其實是需要高壓把兩個氫原子“壓”成一個氦原子，這個時候會釋放大量能量產生高溫，進而進一步加強高壓。太陽因為質量巨大，核心不僅高溫同時高壓，太陽核心壓強根據計算達到3000億大氣壓，這才是太陽產生聚變的真正來源，而聚變釋放的能量再導致溫度生高。
地球上由於無法實現3000億大氣壓的壓強，沒任何物質能承受得了如此高壓。只有通過超高溫將氫原子等離子化，可以以較小的壓力實現聚變，以此來達到目的。
另外太陽核心溫度是不是1500萬度，這只是根據目前科學認知算出來的，是不是真的只有1500萬度還不好說啊。
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6 # 使用者6113007671170
簡而言之，量子遂穿效應。想具體瞭解，要理解海森堡不確定性原理。
通俗講一下:
溫度是大量粒子運動的巨集觀表現，但是依據海森堡不確定性原理，某一時刻，某些粒子可能具備極大能量。
正是這些粒子瞬時狀態滿足了聚變條件，打破了電磁力的排斥作用，就產生了聚變反應。
我們的太陽正是利用了這種效應。使在引力作用下不足以產生聚變的氫原子發生了聚變。
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7 # 深夜陽光
因為太陽內部有超高壓力，超高壓+1500萬度就能產生核聚變，而地球上沒有超高壓，所以只有用超高溫來彌補這個缺陷才有可能發生核聚變…………
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8 # 羅浚羽
核聚變的問題真正的唉。局面真是事發生能量太大的人物無法將這個能量給約束住，太陽可以通過引力來約束核聚變的能量，人類卻無法。
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9 # 手辦萌國
密度足夠大，溫度是平均動能，粒子的動能遵守高斯分佈，較大動能的就有可能發生聚變，而且還有隧道效應，高密度未增加了聚變的概率
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10 # 加點藍吧
溫度在不同階段會有變化。分孑雲發生坍縮後，一些較重物質不斷落入中心，中心密度大幅度增加，壓力也隨之增大，溫度不斷升高，這時的溫度為1500萬度。
只有在大的壓力和相互撞擊中，質子才能從原孑中剝離，原子被剝離電子，形成等離子湯，然後才是鏈式反應。但是這時的物質繼續落入中心，其結果是壓力進一步增大，溫度繼續升高，這時溫度最高達到3000萬度。
在完成由氫核向氦核轉變以後，恆星的引力和聚變逐步趨於平穩，其內部溫度可能會有下降。
2020-1-15
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三座大山
太陽核反應之路面臨三座大山：
第一座大山是溫度遠遠不夠！
第二座是雙氫極不穩定！即使氫和氫發生聚變了，結合成雙氫了，也就是氦2，也會在低於1納秒的時間變回氫和氫！
第三座是怎樣把雙氫轉為較為穩定的氘！
翻過這三座大山有多難？平均每個質子要等上90億年才能與另一個質子牽手翻過這3座大山！或者說90億個質子中每年僅有1個能與另1個質子成功聚變為氘！
這兩大必殺技就解決了主要問題！也因為這兩具因素，發生聚變的質子才會這麼少，根據資料，太陽每秒僅有370萬億億億億個質子成功修成成果。
嗯！順便說一下，太陽有8.9億億億億億億億個質子。
三是大、多
因為參與聚變的質子少，加之雙氫的結合能居然是負的（聚變不釋放能量，反而吸收1.25兆電子伏特能量），所以太陽核心的發熱功率意想不到的低，僅為276.5W/m3，這個功率大致與爬行動物的發熱量相當。
所以你腦洞可以再大一點！問一下自己！某些恆星或恆星星團、超星系團，亦或我們的宇宙，其本身會不會就是另一種形式的生物呢？
參考文獻：《磁約束聚變：原理與實踐》、維基百科等