#恒星#恒星每秒钟损失上百万吨质量，最终宇宙是不是就没有物质了？核聚变|爱因斯坦

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【#恒星#恒星每秒钟损失上百万吨质量，最终宇宙是不是就没有物质了？】

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太阳之所以能够源源不断地向外释放光和热，取决于内部时刻进行着的核聚变反应。恒星内部都具有高温和高压的环境，在量子隧穿效应的作用下，原子序数较低的原子中的质子，就会有一定几率突破原子之间库仑力的排斥，从而进入另外一个原子核中，从而聚合成为原子序数较高的新原子，在这个过程中释放出相应的能量。而伴随着核聚变过程中的能量释放，恒星内部组成物质的质量会发生一定的亏损，这个过程符合爱因斯坦的质能方程规律。有的朋友不禁要问了，宇宙中有那么多的恒星，就一个太阳每秒钟就有四百万吨的质量亏损，那到头来宇宙中岂不是没有物质了？
要回答这个问题，首先要搞清楚爱因斯坦质能方程的真正含义。爱因斯坦质能方程的表达式为：E=m*c^2 ，如果仅从这个公式来看，似乎只要具有一丁点质量的物体，其就能释放出巨大的能量，有人因此提出一个粉笔头，就可以烧开供地球人100年使用的开水，其实这是对质能方程的一种误解。质能方程的提出，其根源于爱因斯坦的狭义相对论，在洛仑兹变换下可以推导出运动物体的质量和速度之间的关系，即质速方程：m=m’/sqrt(1-v^2/c^2) ，然后再通过动能定理和动量定理的微积分推导出能量的变化数值Ek＝m*c^2-m0*c^2 ，这里面的m实质上指的是物体的惯性质量，即运动质量， m0指的是物体的静止质量。
质能方程E=m*c^2将物体的质量和所包含的能量进行了统一，它们是一种对应的关系，而不单纯是转化的关系，也就是说我们可以将一个物体的基本属性用质量来表达，也可以用质量来表达，而物体本身所具有所有能量的变化，取决于物体静止质量的变化。从核聚变产生的光子来看，其一经产生就具有最高的光速，就因为它本身没有静止质量的原因。而太阳内部进行核聚变前其4个质子的质量总和，则等于反应后生成的1个氦核、2个正电子、2个中微子的质量，同时还要加上对应2个中微子、3个光子的运动能量，因此对于微观粒子构成的射线来说，其运动质量可以等同于本身的频率与运动速度的乘积。
我们再来看一下太阳内部的核聚变过程。太阳的物质组成70%以上为氢， 29%左右为氦，这与宇宙大爆炸38万年以后形成的宇宙原始星云物质组成比例基本一致。太阳内核的核聚变目前来看是氢聚变为氦的过程，包括两个不同的过程，第一个是占据绝对优势的质子－质子链式反应，即4个质子聚合成1个氦原子，另外一个是碳氮氧循环，虽然也是氢聚变拟，但碳氮氧在其中充当了媒介催化作用。在以上两种核聚变过程中，对于一个完整的周期，在反应前后仅从静止质量来考虑，只有大约千分之七左右的质量发生了亏损，也就是说这部分亏损的质量转化为了各种微观粒子的运动质量，从而以能量的形式进行释放。
因此，我们说太阳每秒钟亏损400万吨质量是不准确的，它只是每秒参与核聚变氢元素的质量，实际上“亏损”的质量每秒钟仅有3万吨，这与太阳的整体质量相比简直不值得一提，在近50亿年的漫长岁月里，其总质量的减小也仅有百万分之一级别，而氢元素的减小也还不到百分之一，预计在整个主序期阶段，太阳质量的减少也仅会达到3%左右。大约在15亿年之后，由于氢元素消耗得差不多了，内核氦元素越积越多，由于其核反应的剧烈程度要明显大于氢，因此向外的辐射压就会明显增大，体积迅速膨胀，形成红巨星。在红巨星进入尾声阶段后，就会重新发生物质坍缩，最后形成内核不再发生核聚变的白矮星。