穿墻術——熱太陽上的冷知識

把一個人關進屋子里，屋門緊鎖，四周是厚厚的墻壁，沒有窗子。這個人在屋子里想穿墻而過，從經典力學的角度講是不可能的，因為一個人的能量是不足以打透墻壁的。

現實生活中的穿墻術是假的，不過若是用量子力學來分析這個問題情況就會發生變化。量子力學中有隧道效應，雖然人的能量不足以打破勢壘（墻壁），但他仍有一定的概率穿墻而過逃出去，盡管這個概率低到自宇宙誕生以來還沒有發生過。

宏觀世界中物體的運動在經典力學的描述下非常精確，但到了微觀領域必須讓位給量子力學。微觀粒子的隧道效應早就得到了實驗驗證，并且已經廣泛投入到技術應用中，如果沒有量子力學的隧道效應就沒有今天的信息時代。其實你可能還不知道，如果微觀世界中沒有穿墻術，根本就不會有我們的太陽，也就不會有我們人類。

太陽的主要成分是氫，依靠氫核聚變成較重的原子核釋放出能量。氫原子核是最簡單的原子核，只有一個質子。由于帶有同種電荷，兩個質子之間的庫倫斥力非常大，阻止著兩個質子相互靠近，就好像在兩質子間有一堵堅固的墻。若要讓兩質子結合在一起，就必須提高質子的能量，常見的方法是提供高溫高壓。氫元素是宇宙中含量最高的元素，大量的氫元素可以依靠萬有引力聚集在一起。相互靠近使得這一大團物質中心處的溫度和壓強逐漸升高，中心處的溫度及壓強達到一定程度就能夠點燃氫的核聚變。

木星是一顆失敗的恒星，它雖然聚集了很多氫，但中心處的溫度和壓強還不夠高，無法讓氫原子核結合在一起。太陽的質量是木星的1000余倍，太陽上進行著核聚變，按照經典力學的觀點，太陽中心附近的溫度和壓強必須使氫原子核的能量高于兩氫原子核間的勢壘。可事實上太陽上氫原子核達不到那么高的能量，兩氫原子核是依靠量子力學中的隧道效應靠在一起發生聚變的。參與太陽核聚變的氫原子核，平均起來要等70多億年才獲得聚變的機會。太陽上的核聚變之所以不會像氫彈爆炸那樣瞬間完成也是得益于氫原子核平均要排70多億年的隊。那些比太陽質量大的恒星，由于中心處有更高的溫度及更大的壓強，參與聚變的氫原子核排隊用的時間就少了，所以恒星的質量越大其壽命反而越短。

太陽上的溫度雖然比較高，但由于核聚變的速度比較慢，單位體積核聚變的功率非常低，大約只有人體發熱功率的十分之一。穿墻術帶來了太陽上的核聚變，也帶來了一片冷知識。