宇宙简史——星光中有什么秘密？
0.前言
作为一名程序员，之所以对宇宙充满了兴趣，是因为好奇心的驱使。也是从小的一个梦想，因此借此机会学习一些关于宇宙的“科班”知识。
1.星光
天空中闪闪烁烁的星光，时常引发我们的想象，最为广为流传的比喻，是天上的星星在向我们眨着眼睛。那么这闪闪烁烁的星光，对于我们来讲意味着什么呢？远远的恒星遥不可及，即使是太阳也由于炽热的高温和庞大的身躯，让我们无法直接和它有亲密接触。那么，我们看到的星光，就是了解这些可望而不可即的恒星秘密的唯一途径。可以毫不夸张的讲，现有的宇宙级天文学了解的方式，主要手段还是依靠星光来获取到恒星的温度、质量、化学丰度甚至是运作原理等等。
早在1666年，牛顿的“奇迹年”，光的色散实验让我们知道了白色的光所包含的丰富的信息，这个实验一般是在小学阶段就已深入人心。而现在，在天文学中，通常是把星光的光谱整体记录下来形成黑体辐射图。所谓的黑体指的是只吸收辐射，不释放辐射的物体。
通过实验可以得知不同温度的黑体所对应的光谱图。当然世界上不存在完全的黑体（即使是黑洞，也是会释放一些辐射）。通过理想黑体辐射图和实际星光的辐射图对比，从而可以大致得知恒星的温度。因此可以根据不同的光谱类型划分出OBAFGKM等不同的光谱型，为恒星的分类提供了新的思路。
既然温度可以判别，那么别的可以判别么？没错，在辐射图上，还有很多令人值得注意的地方，那就是吸收线，吸收线的不同来源于其不同类型原子。不同的原子所包含的电子所在的能量层级不同，因此在吸收能量的程度也不同，从而使得其吸收线不同，这样，佩恩借此测量了恒星的化学丰度，即恒星的各元素含量程度。根据这篇优秀的博士论文，他推测恒星中71%是氢，27.1%是氦，还有1.9%是重元素。这个在当时并不为学术圈所接受的发现，经过实践的检验最终还是被认定为科学的理论。从另一角度上看，我们身体所含有的元素，在宇宙中都有，我们并没有什么基础上的特殊，仍然也是宇宙的产物。
那么另一个问题，恒星的质量怎么计算呢？根据的是多普勒效应，由于恒星的圆周运动，可以导致在辐射图中有周期性的谱线移动现象，出名的有“谱线红移”现象，这也是宇宙正在膨胀的证据之一。有了谱线移动现象，就可以测试出恒星移动的速度，再根据开普勒定律、牛顿万有引力定律等即可推算出恒星的质量。
2. 太阳的秘密
距离我们最近的太阳，它的光度（功率）为3.86×10233.86\times 10^233.86×1023千瓦，约等于1.7万万亿个三峡大坝水电站的发电量。那么太阳的构成是如何的呢？它又是怎样维持着这么持续而有力的输出呢？
早在19世纪，我们熟知的亥姆霍兹和汤姆孙（开尔文）就对其进行了探讨，当时的结论是由于太阳的引力释放。由于太阳过于巨大，那么他们的研究认为，太阳一定会收缩，收缩时引力转化为热量加热了物质，然后释放完毕后，重新冷却下来，继续收缩，循此往复。在这个收缩，加热和冷却的循环中，太阳大概只能维持1000万年左右的寿命。
但是达尔文的进化论则认为地球的年龄至少达到了几亿年，更不用说作为能量的最终来源的太阳了。但是迫于当时的舆论，达尔文并没有公开这项和已有研究冲突的资讯，因此在《物种起源》的最后一章中关于地球年龄的部分被全部删去。
上世纪20年代，英国的阿瑟·爱丁顿首先发表文章，猜测恒星的能量来源是核聚变反应，并估算出太阳的中心温度必须达到4000万度才行。然而实际上，在当时一般认为太阳只有1500万开的温度，尽管他有3000亿的大气压强。因此该理论并没有被接受。
1929年3月，罗伯特·阿特金森和弗里茨·豪特曼斯利用伽莫夫的“隧道效应”解决了由于强相互作用力而形成的库伦壁垒，从而使得核聚变的温度下降到了2000万开。在传统的自然界中，我们目前发现了力的组成只有4种，强相互作用力，弱相互作用力，电磁相互作用力以及中立相互作用力。而强相互作用力主要作用在两个靠的极为近的粒子之间，但是想先克服电磁相互作用力，需要很大的动能。由于在微观世界中的测不准原理，使得有些粒子的活动范围可以超越库伦壁垒，让两个粒子结合在一起，从而实现核聚变。
至此，整个太阳及太阳系的形成的大部分问题，都得到了解决，虽然宇宙的奥秘才解开了一点，但是最终我们会揭开它神秘的面纱。
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