太阳上每秒消失426万吨质量？质能关系解开太阳能量来源之谜

上一篇文章《冷知识：太阳上每秒释放的能量相当于426万吨正反物质湮灭！计算篇》里面详细分析了太阳每秒释放能量的强度，和各种能量释放形式的对比，但写完后我自己看了一眼觉得数字多得有点离谱_（：D)∠)_…感觉很多数字过敏症患者会被劝退，所以决定重写一篇不包含计算的文章……

太阳为什么会释放能量？太阳核聚变过程

太阳之所以就会释放能量是由于其质量巨大，使外层气体会不断向中心坍缩，导致核心的压力和温度上升，这跟我们的空调压缩机原理是一样的，气体压缩时温度会上升，压缩气体释放时温度会下降。而太阳的气体坍缩导致核心温度升高至一个阈值，核心的氢会在高温下发生电离，核外电子和原子核会成为游离状态，氢原子绝大多数为单个质子的氕，核心其中一部分氕核里带正电的质子会发生β+衰变释放一个正电子变成一个中性电荷的中子。

中子会在强相互作用下与氕核结合成带正电的氘核（氢的同位素），然后氘核又会在高温下与氕核融合成包含两个质子和一个中子的氦3（氦的同位素）。

两个氦3会继续融合成包含两个质子和两个中子的标准氦核（氦4）。

这个过程中大量的能量会以伽马射线和中微子形式释放。β衰变虽然产生了正电子，但它也会很快与周围的电子湮灭产生伽马射线。

【小知识：从上图核聚变过程可以看到，太阳核聚变过程的最后一步是两个氦3融合成一个氦核（氦4），并释放两个质子即氢核（氕核），这个过程无需β+衰变，避免正电子的产生，跳过了几次融合过程，并且不会产生核污染的中子。这是科学家理想中的核聚变燃料，它在地球上基本没有，但在月球上大量存在，在人类掌握可控核聚变技术后，这将会成为一个巨大的地外资源。】

言归正传，当高温高压导致核聚变（核融合）发生后，大量的能量被释放，高能的中微子会直接向外穿透到星际空间，高能的伽马射线则会向外高温电离周围气体，太阳核心的温度慢慢往外传递，直到整个太阳上的气体在高温下电离成为一个等离子体的“火球”。

最终在核心核聚变产生的高温下，热膨胀与引力坍缩取得了平衡，太阳既不坍缩也不爆炸，继续以稳定速度核聚变，表面温度也就稳定下来。目前这个稳定的核聚变速度使太阳每秒钟减少426万吨的质量，这些失去的质量是以能量的形式被释放的。

质量=能量？——相对论质能方程

我们怎么知道太阳每秒减少了426万吨的质量？称出来的吗？当然不是，这根本没法称啊……而且这一丁点的质量变化甚至无法通过万有引力发现，那我们怎么知道？答案就是根据它所释放的能量来计算。太阳每秒释放的总能量是可以通过到达地球单位截面的能量来计算的。那么太阳释放多少能量跟质量减少有啥关系呢？这时就要提到坦哥发现的质能关系了。

天才爱因斯坦在解决麦克斯韦电磁理论里的光速恒定问题时，在统一的四维时空下使用了洛伦兹变换使光速在时空中的任意惯性系里成为一个恒定的值。但这一变换虽然通过空间长度和时间长度的变化来解决了光速恒定问题，但同时产生了一个新的问题，通过增加能量进行加速无法使速度持续增加到光速及以上，那么输入的能量去哪儿了呢？“叮”的一声，坦哥灵光乍现，把质量也进行洛伦兹变换不就好了吗？于是质量跟时间长度和空间长度一样也成了一个相对的量。

灵光乍现永远不是一个人出类拔萃的原因，但一定是超越其他同样出类拔萃的人的原因！在对把质量进行了洛伦兹变换以后，坦哥马上就想到了，这增加的质量既然是来自于能量，那不就可以给质量和能量建立一种换算关系了吗？结果一番操作，史上最简洁物理学方程之一质能方程横空出世！

质能关系是一个伟大的发现，它能解释很多现象，比如原子弹能量来源之谜，但其实，最为人所知的应该是太阳能量来源之谜！

太阳能量来源之谜

在坦哥发现质能关系之前，人们一度认为太阳是烧煤的，但科学家就纳闷了，当时已经发现地球上存在数十亿年的岩石，太阳质量的煤，几十亿年早就该烧光了……在质能关系发现后科学家恍然大悟，原来丁点质量就能产生巨大的能量。进而根据元素周期表提出了核聚变的能量释放理论。太阳能量来源之谜揭开了——就来自于太阳核心处的氢核聚变。

由于我前面说了这篇文章完全不包含计算，所以，计算的事就交给你们了（^D^），我给大家查了几项数据，有兴趣的同学可以通过小学的加减乘除计算一下：太阳上每秒大约有6.2×10^11公斤氢核（氕）聚变成氦，整个过程约有0.685%的质量转化成能量，太阳每秒大约减少426万吨（4·26×10^9公斤）质量，太阳氢核聚变大约会进行100亿年，太阳质量约等于1.9891×10^30公斤。大家可以用这些数字算着玩。有兴趣可以看我的上一篇文章：《冷知识：太阳每秒释放能量相当于426万吨正反物质湮灭？计算篇》