库仑势垒

试着把两块磁铁的北极推到一起，你会感到它们越靠近、相互顶得越凶。原子核也是如此，只不过对的是电荷：每个原子核都带正电，而同种电荷相斥。要聚变，两个原子核必须靠得足够近以致接触，可它们一旦接近，斥力便陡然上升，像一座越来越陡的山坡。库仑势垒，就是两个原子核在聚变之前必须翻越的那座电斥力之山。

这道势垒以库仑的电力定律命名，该定律指出两个电荷越靠近、斥力越大——而到了原子核尺度，它会变得极其巨大。要靠蛮力翻越，原子核需要极高的速度，对气体而言这意味着极高的温度。然而这里有一个长久困扰物理学家的陷阱：即便在太阳一千五百万开尔文的核心，典型原子核的速度也远不足以越过势垒之巅。按旧的经典图像，太阳根本就不应该能聚变氢。

答案是：原子核其实不必越过势垒之巅——靠量子隧穿，它们可以从中穿过去；而电荷越高，势垒越高，聚变也越罕见。这正是为什么氢（电荷为 1）在相对温和的温度下就能聚变，而更重的原子核需要越来越炽热的核心：氦燃烧需约一亿开尔文，碳燃烧则接近十亿。库仑势垒是那位守门人，它使聚变变得缓慢、对温度敏感，从而成为让恒星亿万年长明的、稳定而长寿的能源。