Question

恒星核聚变为何能够逐渐进行而不是瞬间反应完毕？

核聚变是在巨大的压强和极高的温度下产生的，核聚变一旦开始，又要产生大量的热能进一步提高温度，同时也提高压力，反应速度照理应迅速提升，照此推导，恒星会由内而外迅速加热，短时间内就反应殆尽，然而实际上是什么机制让恒星的核聚变反应逐渐进行的？有的书说是核心膨胀降低压力，但是我认为这种负反馈调节本质上依然存在温度上升的，对于增温加剧反应的正反馈而言作用应该是小得多的，如何理顺逻辑呢？

Answer 1

关键的问题不在于楼主所言，而是上面图片中所示的气体分子热运动速率分布。可以看到，绝大多数气体分子的运动速率在平均附近，只有极少数分子的运动速度可以达到平均速度的几倍以上。然而在恒星内部发射热核聚变的，正是这极小一部分高能气体分子。

相信楼主也知道了答案，恒星聚变可以长时间保持问题，关键点就在于，只有极少数高能量的气体分子（平均运动速度的3-5倍以上，不妨按照波尔兹曼方程计算），才能够发生热核反应。正是如此，大质量的恒星因为温度更高，气体分子热运动向高速方向移动，所以短时间内有更多的分子参与核聚变，从而使得光度增加，寿命下降。

曾经在《飞碟探索》里看到类似的文章，不过与楼主不同的是，这位编辑将此归结于恒星聚变的能量来自于外部。那就是滑天下之大稽了，只能说大学物理都还给老师的人，无知者无畏了。相比之下，楼主的态度，是值得学习和鼓励的。

Answer 2

这个问题很有意思哈，以前没有想到过，猜测一下。
假设恒星是分层的，内层满足聚变条件，外层稳定压力不够，不能聚变。内层因为正反馈快速聚变完了，温度会下降，压力减小，由于引力的作用，外层的物质要补充，落向内层，势能减小，压力和温度增加，满足条件，快速聚变，聚变结束，温度下降，压力减小……，如此循环，逐渐进行。也就是说聚变发生在内外层的交界处。是不是这样的呢？
不是专业人士，猜测的哈，说出来，和你共同探讨。

Answer 3

在一颗恒星稳定燃烧阶段，其外部向内的引力与内部核聚变产生的向外的辐射压处于动态平衡状态。
内部的核聚变反应强度取决于两个因素，即温度与物质密度。而这两个因素均与引力有关。引力是基本稳定的，于是，当核反应强度增加时，向外的辐射压增大，把物质向外推，物质密度下降，温度下降，核反应强度随之下降，则辐射压下降，引力稍占上风，把物质向内压，使内部物质密度上升，核反应强度也随之上升，提高了辐射压强度，重新把物质推出去。正是依靠这种机制，使核反应强度保持在一定的程度上，既不过强，使辐射压过强，内部温度和密度过低，也不过弱，使引力大于辐射压，造成恒星过度收缩，使恒星内外压强保持稳定，处于动态平衡状态。这种调节是自我实现的。一旦这种平均被打破，如因为核燃料数量下降（可用于核聚变反应的原料比例下降过多），核反应强度就会下降，辐射压就不能与引力相平衡，恒星内部就会收缩，温度上升，从而启动另一种核聚变反应，使恒星重新处于动态平衡状态。