我们知道太阳和其他恒星一样,通过核反应发光发热,在几十亿年的时间内将光、热和能量抛洒到宇宙中。太阳是一个由氢元素聚变成重元素的核工厂,但仅仅100年前,我们人类甚至不知道太阳是由什么构成的,更不用说太阳是由什么能量驱动它发光发热!
根据牛顿万有引力定律,我们很早就测算了行星轨道,知道了太阳的质量是地球质量的30万倍左右,通过测量从地球上接收到的太阳能量,我们知道了太阳单位时间内可以释放3.845×10^26瓦特的能量,大约是地球上最大发电厂的10^16倍。
但当时人们并不知道这么大的能量从何而来。苏格兰物理学家威廉·汤姆逊·开尔文勋爵(Lord Kelvin)(1824-1907)等人就着手研究解决这个问题。
从达尔文的进化论来看,很明显,我们地球至少需要数亿年的进化才能产生我们今天看到的生物多样性。从当代地质学家来看,地球显然已经存在了几十亿年。但是什么样的能源能在如此长的时间内保持如此高的能量呢?开尔文勋爵(发现绝对零度的著名科学家)提出了下面三种可能性:
- 太阳在燃烧自身的某种燃料
- 太阳在吞噬太阳系内的某种物质,供自己燃烧。
- 太阳是通过它自己强大的引力来产生能量
让我们分析下每一种可能。
1.)太阳在燃烧某种燃料。
第一种可能性是,太阳在燃烧某种类型的燃料。我们现在知道太阳主要是由氢元素组成的,而且氢在地球上很容易燃烧,那么燃烧巨量的氢储备就能提供巨大的能量,这是一个非常简单的假设。如果我们认为氢燃料的燃烧方式与地球上完全相同,那么是有足够的燃料让太阳在单位时间内释放4×10^26瓦的巨大能量,但这个燃烧过程仅能持续数万年。这还不足以说明生命、地球或太阳系的漫长历史。因此,开尔文排除了第一个假设。