太阳将光和热传递给地球，就像所有恒星在其行星上发光一样。太阳是地球表面上绝大多数光、热和能量的来源，正如我们所知，由于太阳的影响，地球才会充满生命。在阳光直射下，它的光和热能为地球上每平方米提供约1500瓦的恒定功率，足以使我们的星球处于舒适的温度下，液态水可以持续存在于其表面。就像宇宙中成千上万亿个星系中的数千亿颗恒星一样，我们的太阳不断发光，随时间的变化很小。
但是如果没有量子物理学，太阳根本不会发光。即使在像我们的太阳这样的大质量恒星的核心中发现的极端条件下，如果没有我们的量子宇宙所要求的奇异特性，就不可能发生为其提供动力的核反应。我们的宇宙本质上是量子的，使太阳和所有其他恒星照常发光。
在大爆炸之后，星光是整个138亿年历史中宇宙中最大的单一能源。这些大量的氢气和氦气在初次形成时会在自身的重力作用下收缩，导致其核在加热时变得越来越密。最终，达到了一个临界阈值——在约400万开尔文的温度和密度超过固体铅的密度的核聚变始于恒星的核心。
但这是一个难题：可以确切地确定太阳中的粒子必须具有多少能量，并计算这些能量的分布方式。可以计算出太阳核心中质子之间发生的碰撞类型，并将其与实际使两个质子彼此物理接触所需的能量进行比较：克服它们之间的排斥。
乍一看，这似乎使核聚变，因此，使太阳发光的能力完全不可能。但是，根据观察到的来自太阳的能量，我们知道它确实发光。
在太阳的最深、最深的区域内，温度范围一直在400万到1500万开尔文之间，四个初始氢原子（即单个质子）的核将通过链式反应融合在一起，最终产生氦核（由两个质子和两个中子组成），并释放大量能量。
能量以中微子和光子的形式被带走，尽管光子可能要花费超过10万年的时间才能进入太阳的光球并辐射到太空，但是中微子仅在几秒钟内就离开了太阳，从1960年代开始在地球上探测到它们。
想到这种情况可能会感到困惑，因为尚不清楚这些反应如何释放能量。会发现，中子的质量比质子要大得多：约0.1％。当将四个质子融合到一个包含两个质子和两个中子的原子核中时，可能会认为反应需要能量而不是发出能量。
如果所有这些粒子都是自由且未结合的，那将是正确的。但是，当中子和质子结合成一个原子核（如氦）时，它们缠绕在一起就紧密地结合在一起，从而实际上比它们各自的未结合成分要轻得多。尽管两个中子的能量约为2 MeV（其中MeV为一百万电子伏特，是一种能量度量），但比两个质子的能量多（通过爱因斯坦E =mc^2），氦原子核比四个未结合的质子轻28 MeV。。
换句话说，核聚变过程释放能量：中微子和光子都携带约0.7％的质子融合在一起而转化为能量。
我们观察到太阳在其整个表面上发出4×10^26瓦的连续功率输出。如此大量的能量转化为大量的质子，大约有10^38个质子，每秒在链反应中融合在一起。当然，由于太阳内部空间很大，所以它分布在很大的空间中。普通人每天代谢食物所产生的能量要比人类等量的太阳多。
但是，由于所有这些反应都在太阳内部发生，可能会开始怀疑这些反应的效率如何。我们真的获得了足够的能量来产生太阳产生的所有力量吗？这真的能带来如此巨大的能量输出，并解释太阳如何发光吗？
这是一个复杂的问题，如果您开始进行定量思考，下面是所得出的数字。
太阳比我们所经历的任何事物都要大得多，而且质量大得多。如果要把整个地球都排列成整个太阳直径范围内，则需要109个地球。30万个地球的所有质量才等于我们太阳的质量。
总而言之，约有10^57个粒子组成了太阳，其中约10％的粒子存在于定义太阳核心的聚变区域中。在核心内部，正在发生的事情是：
单个质子以惊人的速度达到最高速度，在太阳的中央核心处达到约500公里/秒，那里的温度高达1千500万K。这些快速移动的粒子是如此之多，以至于每个质子每秒都会经历数十亿次碰撞。在这些碰撞中，只有极少的一部分需要产生氘，仅仅10^28分之一，以便在聚变反应中产生所需的能量。
听起来合理，对吧？当然，考虑到发生大量的质子碰撞，它们移动的速度有多快，以及实际上只有很小的、几乎不可察觉的一部分实际上需要融合的事实，这是可以实现的。
根据在给定的一组能量和速度下有很多粒子时，粒子的行为和运动方式来计算，有多少质子-质子碰撞具有足够的能量来引发这些反应中的核聚变。
为此，所有两个质子要做的是足够接近以物理接触，从而克服了它们都具有正电荷并且像电荷一样排斥的事实。
那么，在太阳核心的10^56个质子中，每秒碰撞数十亿次的质子中，实际上有多少足够的能量引起聚变反应发生？答案为零。
然而，它以某种方式发生了。核聚变不仅可以成功地为太阳提供动力，而且恒星比我们的恒星质量要小得多，核心温度也要低得多。氢转化为氦发生融合；星光被创造；行星变得潜在宜居。那么秘密是什么？
这是量子物理发挥作用的关键场所。在亚原子水平上，原子核实际上并不仅仅表现为粒子，而是表现为波。当然，可以测量质子的物理尺寸，但是这样做会使其动量固有地不确定。还可以测量质子的动量，本质上是在计算质子速度时所做的事情，但这样做会使质子的位置更加固有地不确定。相反，每个质子都是一个量子粒子，其概率位置比固定位置更好地描述了其物理位置。
由于这些质子的量子性质，两个质子的波函数可以重叠。即使质子没有足够的能量来克服它们之间的排斥力，也可以看到它们的波函数重叠，这意味着它们也有有限的概率经历量子隧穿：它们可以以比它们更稳定的束缚态结束初始的自由状态。一旦由两个质子形成氘，其余的链式反应就会很快进行，从而在短时间内形成氦4。
但是形成氘的可能性很小。实际上，对于在太阳核心中发生的任何特定质子-质子相互作用，几乎所有这些质子都会产生可想象的最简单结果：它们的波函数暂时重叠，然后它们不再重叠，而最终得到的只是两个质子，与开始时相同。但是在非常短的时间内，每10^28次碰撞中大约有1次，两个质子逐渐融合在一起，形成氘核、正电子和中微子，甚至还有光子。
当太阳核心中两个质子的波函数重叠时，它们除了返回为两个质子外，除了做其他任何事情外，几乎没有其他机会。它们融合在一起以形成氘核的几率，与连续三度赢得强力球彩票的可能性差不多：这是一个很小、很小的天文数字。然而，由于太阳内部存在如此多的质子，因此成功发生的频率如此之高，以至它不仅为我们的太阳提供动力，而且为宇宙中几乎所有的恒星提供动力。
在过去的45亿年中，这在我们的太阳上发生了足够的时间，由于核聚变和爱因斯坦最著名的方程式E=mc^2，它已经损失了大约土星的质量。但是，如果不是出于宇宙的量子本质，那么核聚变就根本不会在太阳中发生，而地球只会是漂浮在太空深渊中的冷酷而毫无生气的岩石。仅由于位置、动量、能量和时间固有的不确定性，我们的生存才有可能。没有量子物理，太阳将无法发光。实际上，我们确实赢得了宇宙的彩票。
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