太阳的故事 (十一)

除了自己的无知，我什么都不懂。－苏格拉底

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太阳的故事 (十一)

- 卢昌海 -

十一. 光子大逃亡

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注释

当然，太阳核心区的边界并不是一个鲜明的几何边界，而是一个有一定厚度的渐变区域，而且即便在这一渐变区域之外，核聚变反应也只是少到可以忽略而并非绝对不可能。这一点不仅适用于核心区的边界，而且也适用于后面将要提到的任何其它区域之间的边界。
在史瓦西的分析中，这一小团物质的上升过程被假定为是绝热的，即与周围太阳物质之间几乎不交换热量。这是一种近似。在这种近似下，膨胀会使这一小团物质的内能减少 (因为一部分内能会消耗在膨胀导致的对外做功上)，从而使得温度降低。另外顺便提一下，这位史瓦西就是那位给出了广义相对论的第一个非平凡严格解——史瓦西解——的史瓦西。
需要提醒读者注意的是，这里所说的太阳表面并不是我们肉眼所见的太阳表面，后者——如我们将在后文中加以介绍的——其实是隶属于太阳大气层的。
人们通常把能量在 0.1 MeV 以上的光子称为伽马射线。作为对比，可见光光子的能量只有 2-3 eV。
熟悉布朗运动 (Brownian motion) 或随机游走 (random walk) 问题的读者可以利用本文提供的信息自己估算一下这一时间，看能否得出数量级相近的结果。
温度降低之所以能使太阳物质变得不那么透明，一个重要的原因是随着温度降低，重原子核开始有机会俘获一部分电子，这些俘获了一部分电子的重原子核吸收光子的能力比裸核大得多 (因为它们有密集的电子能级，可以通过电子跃迁吸收光子)。太阳物质在对流区里变得不那么透明不是偶然的，事实上，正是因为太阳物质变得不那么透明了，才使得温度分布发生了新的变化，进而使史瓦西判据得到了满足。
湍流性对流不仅是一种极为有效的能量传输方式，而且对太阳来说还有许多其它影响，比如能使太阳的物质均匀化，以及能把太阳深处的重元素带到太阳表面等。人们能够在太阳光谱中发现重元素的谱线，在很大程度上就得益于湍流性对流的存在。
这个故事流传甚广，但可信度不高，八卦价值大于历史价值。

二零一零年十一月二日写于纽约
二零一零年十一月四日发表于本站
https://www.changhai.org/

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网友讨论选录

网友：星空浩淼 (发表于 2010-11-05)

以前一直不知道太阳里面原来还有这么多有趣的奥秘，以为就不过是发生着核聚变的一团气体火球而已。《太阳的故事》一开始写得很通俗，以至于刚开始我以为是纯通俗科普，到了后来又有了高级科普的特征。这一篇跟前两篇相比显得更通俗些。总之，应该是 “综合型” 科普，形式随内容而变化，深入浅出、娓娓道来、妙趣横生，科学性、趣味性、艺术性同时兼备。
卢昌海 (发表于 2010-11-05)

谢谢星空兄点评。一般约稿类的文章都只能写得通俗一点。之所以不同章节在难度乃至风格上有一定 “涨落”，主要是希望自己的科普在技术层面上能保持严谨，不因为穿插网络语言而牺牲严谨性。这样一来，文章的难度和风格多多少少会受技术层面本身难易程度的影响。在我看来，网络语言是 “糖衣”，具有严谨性的内容是 “干货”，没有糖衣则容易吓跑普通读者，而且编辑这关也不好过；没有 “干货” 则读者读了也是浪费时间。:-)
来自 121.229 的游客 (发表于 2010-11-06)

看了几年昌海兄的文章，不得不说：你是中国有史以来写作质量最高的科普作家，希望你能长期坚持写作，谢谢！
卢昌海 (发表于 2010-11-06)

谢谢光临。太过奖了，愧不敢当。
来自 123.138 的游客 (发表于 2010-11-06)

“你是中国有史以来写作质量最高的科普作家”——想想还真是如此。小时候看的那些科普，一般都属于幼儿级别的，小儿科，甚至有些科普作家仅仅只是作家而已，不具备雄厚的专业背景。如今国内一般的科技人员都忙于挣钱生计，没有几个能想到写科普。写科普需要综合素质，同时需要将专业的东西吃透，让一般科技人员来做，未必能做得好。
网友： shanqin (发表于 2010-11-08)

昌海兄，今天给你建立了一个百科词条，先斩后奏，勿怪勿怪。
卢昌海 (发表于 2010-11-08)

谢谢 shanqin 的好意，虽然我不作无原则的自谦，但为我这样既无学术成就，又无公众知名度的人建词条还是有些过了。再说百度本身的名声也不怎么样，因此还是删了那词条吧。
网友： shanqin (发表于 2010-11-08)

呵呵，你去看看百科中有多少无名小辈，就会觉得自己有一个百科是一个多么天经地义的事情。最重要的是，百科一旦建立，删除内容都基本不允许通过，删除词条则完全是管理员的事情，就算那个获奖的刘某某，其词条也只是被锁定，而不是被删除。
卢昌海 (发表于 2010-11-08)

删除词条既然已不可能，那麻烦做一些修改，最好是只保留 “从哪一年到哪一年在哪里” 那样完全中性的简历式介绍。
网友： blackhole (发表于 2010-11-08)

昌海兄不必自谦。有些东西是需要宣传的，尤其是象你这样思维理性、为中国的科学知识和科学精神的传播作出正面和专业的贡献、有望成为国内一流科普作家的人。

对百科内容的几点建议：

1. 昌海兄自己的 “官方” 网站要不要介绍进去？
2. 对昌海兄针对民科的理性意见是否要给个介绍？我以为有这个必要。
3. 也许可以加上一些 “网友评价”。正面的直接给出，负面的给出网页链接。
来自 204.197 的游客 (发表于 2010-11-08)

太阳故事系列写的真好。科普文章作者既有深厚的科学功底又有通俗科普的文采很少，而作者就是我见过最好的科普作家之一。
网友：快刀浪子 (发表于 2010-11-09)

我觉得主要成就里应该包含这个个人网站，并在下面的人物简介里重点介绍一下。建立这个高质量的网站实在不简单，那些已经发表的文章只是网站内容的一部分。
卢昌海 (发表于 2010-11-11)

本拟彻底回避，不过以下两处信息差错还是提一下吧：

1 “被保送至北京大学物理系，但因……，卢放弃前往北大”——我并未被保送至北大过。这句大概是源自我军训一文中的 “弃北大而选复旦”。不过那句话的实际背景是参加集训队时北大曾动员大家选北大，而我出于厌恶军训的缘故未选，而非被保送至北大后放弃前往。

2 “出版数学科普专著《Riemann 猜想漫谈》”—— Riemann 猜想漫谈并未出版过，哈尔滨工业大学出版社只在某本书中收录过其中的第一篇。

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