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生命之路漫漫

明亮的星啊，我願像你一樣堅定。

——約翰·濟慈（JOhn　Eeats）

太陽中心釋放的能量作為光子（光粒子）輻射出來，然而光子要經過漫長的路程才能到達太陽表面並逃逸到行星際空間，在那裡吹動若星的尾巴，加熱行星的冰冷外殼。與人們的直覺相反，雖然光子的速度將近30萬公里／秒，而太陽的半徑是70萬公里，從太陽中心發出的光子到達表面的時間卻並不是2．3秒。平均說來那些光子得花1000萬年才能走完這段路程。我們在地球上現在收到的陽光，是8分鐘前離開太陽表面的，但是它從太陽核。已產生之時，猿類和早已滅絕的柱牙象還在非洲行走，而非洲與歐亞大陸還不相連。

理由很簡單：光子在恆星內部並不沿直線運動，而是由於與無數電子的碰撞而不斷地改變路徑（電子與質子同為恆星物質的主要成分）。假如太陽核心現在突然熄滅，陽光在今後1000萬年裡仍將繼續照亮地球。

因此，恆星的生命歷程極為規則。天空中的幾乎所有星星，無論是用肉眼還是用望遠鏡看到的，都是與太陽類似的恆星，它們的核心正熊熊燃燒著氫。這種極穩定的狀態長達恆星整個核反應壽命的四％，並被稱為主序（見附錄1）。我們的太陽已經平靜地處在主序態上50億年了，不停地把它的氫轉變成氦，它的生命之路正好走了一半。

紅色的讚美詩

然而，太陽的“恆定”演化終將結束，熊熊烈火將變為餘燼，並完全熄滅。當所有的氫都變成了氦時，核心的火就沒有燃料來維持，恆星在主序階段的平靜日子就到了盡頭，大動盪的時期來到了。

一巨燃料用光，熱核反應的速率立即劇減，引力與輻射壓之間的平衡被打破，引力佔了上風。有著氦核和氫外殼的恆星，在自身的重力下收縮，壓強、密度和溫度都隨之升高，於是恆星外層尚未動用過的氫開始燃燒，外殼開始膨脹（而核心區在收縮）。

透過自然界精巧的鍊金術，許多元素都能由熱核反應而變成別的元素。但是，由於較重的核帶有更多的正電荷，它們之間的相互排斥就比質子之間要強（質量越大的原子，其核中的質子越多，電荷也就越多。原子核裡還有一種不帶電的粒子，稱為中子，見第6章）。相應地，重核就必須有非常高的速度才能克服電斥力而聚合，也就是說，它們的轉變需要的溫度高於1500萬開氏度。

在1億度的高溫下，恆星核區的氨原子核能聚變成碳原子核，每3個氦核變成1個碳核，碳核又能再捕獲別的氦核而形成氧核。這些新反應的速度完全不同於緩慢的氫聚變。它們像閃電一樣快地突然起爆（故被稱為“氦閃耀”），而恆星不得不盡可能地相應調整自己的結構。大約經過100萬年後，核能量的流出穩定下來。在此後的幾億年裡，恆星又得到暫時的平穩，核區的氦在消耗，而氫的燃燒則越來越向更外層推進。但是，這個調整是要代價的，這時的恆星將膨脹得極大，遠勝過寓言裡的怪物，以使自己的結構適應於光度的增大。它的體積將增大10億倍。在這個過程中恆星的顏色會改變，因為其外層與高溫的核心區相距很遠，溫度就低了下來。這種狀態的恆星稱為紅巨星。

儘管表面溫度很低，紅巨星卻極為明亮，因為它們的體積巨大。肉眼能看到的最亮的星有許多是紅巨星，參宿四、畢宿五、大角、心宿工，就是其中幾例。太陽自己也將在50記或60億年裡變成一個紅色“巨獸”。當核心的氫燃完時，太陽就將開始膨脹，距它20萬公里的小行星水星將化為蒸氣，金星的大氣將被吹光，地球上的海洋都將沸騰。然後太陽還會繼續膨脹，並把地球吞沒，因為太陽在其紅巨星階段的最大半徑將超過目前地球公轉軌道半徑（1．5億公里）。地球那被燒焦的殘骸將繼續在巨太陽灼熱而極稀薄的大氣裡轉圈子，紅巨星外層物質的密度比地球實驗室裡能得到的最好真空還要低得多。第五章　灰燼與鑽石

紅巨星遠不是恆星一生的終結。引力現在變得比以往更為重要。一個恆星的命運是完全由其質量決定的（至少對單顆星是如此，雙星的情況則還有別的因素起作用，這將在以後討論），質量越大的恆星演化得越快，核燃料也就消耗得越快。太陽的整個熱核反應階段約是120億年，質量10倍於太陽的恆星，核階段就要短1000倍。另外，核反應的產物也不一樣。質量最大的恆星裡產生出最重的元素，這一點將在下一章　中再談。現在先來看看像太陽這樣質量較適中的恆