在量子隧穿效应发现之前，人们如何解释恒星为何发光？
在爱因斯坦的光电效应和量子力学的大厦尚未完全建立起来的时代，人们对于恒星为何会发光，即恒星能源的来源，曾有过许多充满智慧的猜想和探索。当然，这些解释都未能触及到量子隧穿效应这样微观层面的机制，但它们却代表了当时物理学和天文学界最前沿的思考，也为后来的科学突破奠定了基础。
1. 燃烧说：最直观也最持久的解释
在那个时代，最普遍、也最容易被大众接受的解释便是恒星的能量来自于某种形式的“燃烧”。这就像我们在地球上看到火焰能够发光发热一样，人们自然而然地将这种现象类比到遥远的恒星上。
化学燃烧？ 起初，一些科学家设想恒星是由巨大的火焰组成，如同我们看到的木柴燃烧一样，通过化学反应释放出光和热。然而，很快这种解释就遇到了巨大的困难。通过对恒星光谱的分析，科学家们发现恒星的成分主要是一些我们熟悉的元素，如氢和氦，并且存在着大量的金属元素。如果恒星只是简单地进行化学燃烧，其质量是如此巨大，燃烧的速度也会惊人，那么它应该在极短的时间内就耗尽燃料熄灭。但实际观测到的恒星，哪怕是最古老的恒星，也依然顽强地发着光，这与化学燃烧的寿命预测完全不符。当时的天文学家们可以通过观测来估算某些已知过程在恒星质量下能够持续多久，而化学燃烧的估算结果往往是几千年甚至几万年，这与我们现在知道的恒星年龄（数十亿年）相差甚远。
是什么在燃烧？ 随着对恒星成分的了解加深，科学家们开始思考是否是某种尚未发现的、能量更巨大的燃料在燃烧。有一些理论甚至猜想恒星可能是由巨大的纯粹的能量组成，或者是一种“未知燃料”在缓慢地释放能量。但这些猜想都缺乏具体的物理模型支撑，更像是一种基于观测现象的推测。
2. 引力收缩说：以梅林为代表的有力竞争者
直到19世纪末，随着物理学的进步，特别是能量守恒定律的提出，一些科学家开始寻找一种能够提供更长久能量来源的机制。其中，英国物理学家威廉·汤姆逊（后来被称为开尔文男爵） 和德国物理学家 赫尔曼·冯·亥姆霍兹 提出的“引力收缩说”成为了一种非常有说服力的解释，并得到了当时许多顶尖科学家的支持，包括著名的科学家西蒙·丹尼尔·库仑（CharlesAugustin de Coulomb）。
能量的来源： 引力收缩说的核心思想是，恒星的巨大质量在自身的引力作用下不断收缩，而这个收缩过程会将引力势能转化为热能和光能。想象一下，一个巨大的气体球在引力的作用下坍缩，气体会被压缩，其内部温度会急剧升高。
能量转化机制： 这种能量转化机制与我们理解的自由落体运动有些相似。当一个物体从高处落下时，它的势能转化为动能。在恒星的收缩过程中，恒星物质的整体在引力作用下向中心聚集，相当于在克服外部势垒，这个过程会释放能量。这种能量的释放并非瞬间完成，而是一个缓慢而持续的过程。
长久的能量供应： 引力收缩理论能够解释恒星为什么能发光如此长久。恒星的质量极其巨大，即使收缩的速度非常缓慢，所释放的能量也足以维持其数十亿年的发光。开尔文男爵曾根据这个理论，估算出太阳的年龄大约在数千万年到数亿年之间。这个估算虽然比我们现在知道的太阳年龄（约46亿年）要短得多，但在当时已经是一个巨大的进步，并且与一些地质学上的证据（如地球岩石的年龄）有了一定的契合。
对恒星内部过程的设想： 引力收缩说也为人们设想恒星的内部结构提供了一个框架。收缩使得恒星内部的物质被压缩、加热，可能存在着极其炽热的核心。但是，它并没有具体说明核心内部是如何进行能量产生和传递的。
3. 未知辐射或内部热源？
除了上述两种主要的解释，还有一些更具猜测性的想法。
内在热源？ 有些人认为恒星本身就蕴藏着某种内在的能量源，这种能量源与我们在地球上见到的任何能量形式都不同，它能够持续不断地释放能量。这种解释虽然听起来模糊，但它确实抓住了恒星能量来源可能非常规的特点。
反物质湮灭（极早期的萌芽）？ 尽管反物质的概念在当时还非常不成熟，甚至可以说不存在，但有些大胆的科学家可能隐约感觉到，某种物质转化过程才可能是恒星能量的真正来源。然而，在没有量子力学和相对论的支持下，这种想法很难被具体化和论证。
量子隧穿效应的缺席是关键
无论是以燃烧说为代表的化学能猜想，还是以引力收缩为代表的引力能猜想，它们都局限于经典物理学的框架。它们无法理解原子核内部发生的事情，也无法解释原子核是如何在极高的温度和压力下进行核聚变的。
在没有量子力学之前，人们认为原子核内的粒子就像在一个固定的“势阱”中，要越过“势垒”逃逸出去，就需要足够大的动能，能够克服这个势垒。在恒星内部，虽然温度和压力极高，但人们认为还不足以让粒子拥有足够的经典力学上的能量来克服原子核的库仑斥力（正电荷之间的排斥力）。
量子隧穿效应的出现，彻底改变了这一认知。 它告诉我们，即使粒子没有足够的经典能量来“翻过”势垒，但它仍然有一定几率“穿过”这个势垒，实现能量的释放。正是这种微观层面“不可能”的概率性事件，在恒星核心极端条件下不断发生，驱动了核聚变，为恒星提供了源源不断的能量。
所以在量子隧穿效应被发现之前，人们对恒星发光的解释，更多的是基于宏观物理现象的类比和逻辑推演，是对能量来源的探索，但始终无法触及到恒星“心脏”——核聚变反应的真正奥秘。引力收缩说虽然在当时是最有科学依据的解释，但它终究是一种“耗尽型”的能源理论，而核聚变则是一种“转化型”的、近乎无限的能源过程。
1. 燃烧说：最直观也最持久的解释
在那个时代，最普遍、也最容易被大众接受的解释便是恒星的能量来自于某种形式的“燃烧”。这就像我们在地球上看到火焰能够发光发热一样，人们自然而然地将这种现象类比到遥远的恒星上。
化学燃烧？ 起初，一些科学家设想恒星是由巨大的火焰组成，如同我们看到的木柴燃烧一样，通过化学反应释放出光和热。然而，很快这种解释就遇到了巨大的困难。通过对恒星光谱的分析，科学家们发现恒星的成分主要是一些我们熟悉的元素，如氢和氦，并且存在着大量的金属元素。如果恒星只是简单地进行化学燃烧，其质量是如此巨大，燃烧的速度也会惊人，那么它应该在极短的时间内就耗尽燃料熄灭。但实际观测到的恒星，哪怕是最古老的恒星，也依然顽强地发着光，这与化学燃烧的寿命预测完全不符。当时的天文学家们可以通过观测来估算某些已知过程在恒星质量下能够持续多久，而化学燃烧的估算结果往往是几千年甚至几万年，这与我们现在知道的恒星年龄（数十亿年）相差甚远。
是什么在燃烧？ 随着对恒星成分的了解加深，科学家们开始思考是否是某种尚未发现的、能量更巨大的燃料在燃烧。有一些理论甚至猜想恒星可能是由巨大的纯粹的能量组成，或者是一种“未知燃料”在缓慢地释放能量。但这些猜想都缺乏具体的物理模型支撑，更像是一种基于观测现象的推测。
2. 引力收缩说：以梅林为代表的有力竞争者
直到19世纪末，随着物理学的进步，特别是能量守恒定律的提出，一些科学家开始寻找一种能够提供更长久能量来源的机制。其中，英国物理学家威廉·汤姆逊（后来被称为开尔文男爵） 和德国物理学家 赫尔曼·冯·亥姆霍兹 提出的“引力收缩说”成为了一种非常有说服力的解释，并得到了当时许多顶尖科学家的支持，包括著名的科学家西蒙·丹尼尔·库仑（CharlesAugustin de Coulomb）。
能量的来源： 引力收缩说的核心思想是，恒星的巨大质量在自身的引力作用下不断收缩，而这个收缩过程会将引力势能转化为热能和光能。想象一下，一个巨大的气体球在引力的作用下坍缩，气体会被压缩，其内部温度会急剧升高。
能量转化机制： 这种能量转化机制与我们理解的自由落体运动有些相似。当一个物体从高处落下时，它的势能转化为动能。在恒星的收缩过程中，恒星物质的整体在引力作用下向中心聚集，相当于在克服外部势垒，这个过程会释放能量。这种能量的释放并非瞬间完成，而是一个缓慢而持续的过程。
长久的能量供应： 引力收缩理论能够解释恒星为什么能发光如此长久。恒星的质量极其巨大，即使收缩的速度非常缓慢，所释放的能量也足以维持其数十亿年的发光。开尔文男爵曾根据这个理论，估算出太阳的年龄大约在数千万年到数亿年之间。这个估算虽然比我们现在知道的太阳年龄（约46亿年）要短得多，但在当时已经是一个巨大的进步，并且与一些地质学上的证据（如地球岩石的年龄）有了一定的契合。
对恒星内部过程的设想： 引力收缩说也为人们设想恒星的内部结构提供了一个框架。收缩使得恒星内部的物质被压缩、加热，可能存在着极其炽热的核心。但是，它并没有具体说明核心内部是如何进行能量产生和传递的。
3. 未知辐射或内部热源？
除了上述两种主要的解释，还有一些更具猜测性的想法。
内在热源？ 有些人认为恒星本身就蕴藏着某种内在的能量源，这种能量源与我们在地球上见到的任何能量形式都不同，它能够持续不断地释放能量。这种解释虽然听起来模糊，但它确实抓住了恒星能量来源可能非常规的特点。
反物质湮灭（极早期的萌芽）？ 尽管反物质的概念在当时还非常不成熟，甚至可以说不存在，但有些大胆的科学家可能隐约感觉到，某种物质转化过程才可能是恒星能量的真正来源。然而，在没有量子力学和相对论的支持下，这种想法很难被具体化和论证。
量子隧穿效应的缺席是关键
无论是以燃烧说为代表的化学能猜想，还是以引力收缩为代表的引力能猜想，它们都局限于经典物理学的框架。它们无法理解原子核内部发生的事情，也无法解释原子核是如何在极高的温度和压力下进行核聚变的。
在没有量子力学之前，人们认为原子核内的粒子就像在一个固定的“势阱”中，要越过“势垒”逃逸出去，就需要足够大的动能，能够克服这个势垒。在恒星内部，虽然温度和压力极高，但人们认为还不足以让粒子拥有足够的经典力学上的能量来克服原子核的库仑斥力（正电荷之间的排斥力）。
量子隧穿效应的出现，彻底改变了这一认知。 它告诉我们，即使粒子没有足够的经典能量来“翻过”势垒，但它仍然有一定几率“穿过”这个势垒，实现能量的释放。正是这种微观层面“不可能”的概率性事件，在恒星核心极端条件下不断发生，驱动了核聚变，为恒星提供了源源不断的能量。
所以在量子隧穿效应被发现之前，人们对恒星发光的解释，更多的是基于宏观物理现象的类比和逻辑推演，是对能量来源的探索，但始终无法触及到恒星“心脏”——核聚变反应的真正奥秘。引力收缩说虽然在当时是最有科学依据的解释，但它终究是一种“耗尽型”的能源理论，而核聚变则是一种“转化型”的、近乎无限的能源过程。
网友意见
远古时代并没有能量守恒的概念，对太阳的大小也缺乏正确的估计。太阳通常被认为是一团发光的气，并不涉及能量如何转化的问题。
直到19世纪中期，热力学第一定律被提出，人们才开始认真思考太阳的能量来源。1854年，开尔文勋爵和赫姆霍兹共同提出了开尔文-亥姆霍兹机制，即认为太阳的热量来自于收缩过程施放的引力势能。这个假设并不算太离谱，太阳直径每年只要收缩一千万分之一，就能够维持现有的光度。
这种模型下太阳的寿命在一千万到一亿年之间，仍然不足以解释几十亿年的地质年代。
至于烧煤……从来就没有真正被当成个理论对待过。毕竟煤得热值很明确，按照太阳的光度，几千年就GG了。
与K-H机制同时期的还有一个……勉强被称为假说吧，JR Mayer提出的，流星体的坠入为太阳提供了能量。但是这个想法缺乏定量的支撑，基本上没有什么说服力。
火或者以太被认为是一种元素，拥有最强的活性，自然就能明亮，而且是永不枯竭的。
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