恒星
恒星是一个巨大的炽热气体球——主要由氢组成——靠自身的引力聚拢在一起,并因为核心深处的一座「火炉」而发光。在核心深处,引力把氢挤压得极其紧实,使原子核相互撞击、聚合成氦,每一次聚变都释放出一点能量。把无数这样的「一点」累加起来,就得到一颗恒星稳定的光和热。我们的太阳就是一个普通的例子;在漆黑的夜里,你看到的几乎每一个闪烁的光点,都是另一个太阳,远得几乎难以想象——不过那些最稳定、最明亮的「星」往往其实是我们太阳系里的行星,它们靠反射的光发亮,几乎不会闪烁。
恒星其实是一场维持着完美平衡的拔河。引力时刻想把它向内压塌,而核心的高温与高压则不停地向外撑——在恒星一生的大部分时间里,两者恰好旗鼓相当,于是它就那样安静地发着光,既不塌缩,也不飞散。正是这份「停火」让恒星如此稳定;我们的太阳已经这样维持了约46亿年,往后还有几十亿年可以走。
人们很容易把恒星想象成像营火一样在「燃烧」,但那里其实没有任何东西在着火——没有氧气,普通的火焰也绝不可能烧上几十亿年。恒星靠的是聚变,而不是燃烧:它是在把微小的原子核挤压到一起,而不是在空气中烧燃料。而你身上有很多成分,都是很久以前在恒星内部锻造出来的:你血液里的铁,以及你体内大多数较重的元素,都是在恒星核心和超新星里炼成的。而你体内水中的氢则更为古老——它诞生于大爆炸,而不是任何一颗恒星。
在太阳核心,四个氢核聚变成一个氦核,途中亏损的那一点点质量化作能量:4 ¹H → ⁴He + 光。
「恒星靠核聚变发光」这一图景其实相当晚近。1920年,爱丁顿提出,把氢转变成氦所释放的能量足以让太阳持续发光——但他并没有弄清楚具体是怎样发生的。直到1938至39年,贝特才推导出真正促成此事的核反应(质子—质子链和碳氮氧循环)。英文「star」与拉丁文 stella、希腊文 astēr 同源,后者正是「天文学(astronomy)」和「太空人(astronaut)」的词根。