穿墙术——热太阳上的冷知识

把一个人关进屋子里，屋门紧锁，四周是厚厚的墙壁，没有窗子。这个人在屋子里想穿墙而过，从经典力学的角度讲是不可能的，因为一个人的能量是不足以打透墙壁的。

现实生活中的穿墙术是假的，不过若是用量子力学来分析这个问题情况就会发生变化。量子力学中有隧道效应，虽然人的能量不足以打破势垒（墙壁），但他仍有一定的概率穿墙而过逃出去，尽管这个概率低到自宇宙诞生以来还没有发生过。

宏观世界中物体的运动在经典力学的描述下非常精确，但到了微观领域必须让位给量子力学。微观粒子的隧道效应早就得到了实验验证，并且已经广泛投入到技术应用中，如果没有量子力学的隧道效应就没有今天的信息时代。其实你可能还不知道，如果微观世界中没有穿墙术，根本就不会有我们的太阳，也就不会有我们人类。

太阳的主要成分是氢，依靠氢核聚变成较重的原子核释放出能量。氢原子核是最简单的原子核，只有一个质子。由于带有同种电荷，两个质子之间的库伦斥力非常大，阻止着两个质子相互靠近，就好像在两质子间有一堵坚固的墙。若要让两质子结合在一起，就必须提高质子的能量，常见的方法是提供高温高压。氢元素是宇宙中含量最高的元素，大量的氢元素可以依靠万有引力聚集在一起。相互靠近使得这一大团物质中心处的温度和压强逐渐升高，中心处的温度及压强达到一定程度就能够点燃氢的核聚变。

木星是一颗失败的恒星，它虽然聚集了很多氢，但中心处的温度和压强还不够高，无法让氢原子核结合在一起。太阳的质量是木星的1000余倍，太阳上进行着核聚变，按照经典力学的观点，太阳中心附近的温度和压强必须使氢原子核的能量高于两氢原子核间的势垒。可事实上太阳上氢原子核达不到那么高的能量，两氢原子核是依靠量子力学中的隧道效应靠在一起发生聚变的。参与太阳核聚变的氢原子核，平均起来要等70多亿年才获得聚变的机会。太阳上的核聚变之所以不会像氢弹爆炸那样瞬间完成也是得益于氢原子核平均要排70多亿年的队。那些比太阳质量大的恒星，由于中心处有更高的温度及更大的压强，参与聚变的氢原子核排队用的时间就少了，所以恒星的质量越大其寿命反而越短。

太阳上的温度虽然比较高，但由于核聚变的速度比较慢，单位体积核聚变的功率非常低，大约只有人体发热功率的十分之一。穿墙术带来了太阳上的核聚变，也带来了一片冷知识。