《流浪地球》中的科学奥秘：太阳何时吞并地球？

经历了漫长的时光后，太阳终于走到了生命的尽头。它的光芒开始增强，体积开始膨胀，表面逐渐接近原本距离太阳表面1亿5千万公里的地球轨道，并将它吞没。这恐怖的场景并非杞人忧天的妄想，也不是科幻小说为了故事情节而编造的桥段，而是根据我们所认识的物理规律和观测到的漫天星辰所得到的严谨的科学结论。在未来某天，这件事确定会发生。
那么，我们是不是该准备跑路，准备“流浪地球”了？不，请先等等。现在就流浪，未免有点早。
太阳产生能量的方式
1945年，美国相继向日本投下了两颗原子弹，美国白宫在事后发表的声明中说，原子弹将“太阳释放能量的力量降临到把战争带给远东的人”。
从科学上讲，这句话存在些许偏差。和原子弹一样，太阳释放能量依靠的也是核反应。然而，原子弹使用的是重元素的核裂变，既一个分子量较高的元素通过链式反应，裂变成分子量较小的元素。说简单一些，就是一个大原子核裂变成几个小原子核。而太阳则走了一条方向相反的技术路线。太阳使用核聚变，将分子量为1的氢原子核(实质上就是一个质子)，经过3步中间过程，聚变成分子量为4的氦原子核。无论是核裂变的大核变小核，还是核聚变的小核变大核，物质在核反应后的总质量均小于核反应之前，而损失的质量则转化成了原子弹爆炸或者太阳发光发热的能量，其基本原理可以用我们耳熟能详的爱因斯坦质能方程E=mc^2来描述。
氢弹则利用了和太阳相同的核聚变原理，能够产生更大的爆炸威力。氢弹一旦投放出去，就会在短时间内将自己的能量全部释放出来，是一种不可控的核聚变装置。为了利用这种效率极高又清洁无污染的能量产生方式服务我们的生产与生活，科学家们一直致力于可控核聚变装置的研究，使核聚变一段时间内持续稳定的向外输出能量。
控制太阳的力量来自哪？
那么，控制太阳不变成一颗氢弹力量来自于哪呢？其实，这种力量就是我们最熟悉的重力，让牛顿的苹果落到地面的重力。
从感觉上，司空见惯的重力似乎很难和毁天灭地的核反应相匹敌。但量变会引起质变，聚合成质量相当于33万个地球的太阳的物质所产生的重力，已经足以控制住核反应。事实上，可以说是重力与核反应之间的相互作用主宰了太阳的生命印记。
当太阳已经是一颗成熟的恒星后，核反应的速率与恒星物质的重力达到了一种简洁又精巧的平衡。如果太阳从平衡态向外膨胀，中心受到的挤压减小，核反应的速率将会降低，产生的能量将会减少，恒星中心的温度将会降低。这样，恒星中心向外膨胀的力无法支撑恒星向中心收缩的重力，膨胀过程无法持续。反过来说，如果太阳向中间收缩，将会使核反应加速，产生更大的向外膨胀的力，收缩过程同样无法持续。总之，一旦步入壮年，太阳想向外扩张时后劲不足，想向里收缩时又会受到很大的抵触，因此只能稳定在一个相对固定的个头上。