核武器分為很多種,基本原理大概分兩種,一種是核裂變,一種是核聚變。這里說到的“核”指的是:原子核。其中,核裂變是指大的原子核列變成幾個比較小的原子核,而核聚變指的是幾個比較小的原子核聚合成一個大的原子核。核裂變或核聚變反應會導致質量損失。根據愛因斯坦的質能等價理論,這部分質量以能量形式釋放,滿足E=mc^2,其中E為釋放能量,m為質量損失,c為光速(3*10^8m/s)。即使質量微小,釋放的能量也巨大。無論是核聚變還是核裂變,爆炸都是瞬間發生,不像燒煤那樣漸進。在宇宙中,許多恒星內核依賴核聚變反應。

以太陽為例,它是典型的恒星。據研究,太陽已持續燃燒46億年。科學家發現,它還能燃燒50多億年,然后轉向氦核聚變,再維持10-20億年。為何氫彈一下就全炸了,太陽可以持續燃燒上百億年?了解氫彈的原理可知,它不能直接引爆。通常需先引爆原子彈,在局部創造極高溫和壓力,然后才能引爆氫彈。這意味著引爆氫彈的條件極為苛刻,據科學家研究,至少需要1億度以上的高溫才可實現氫彈的瞬間引爆。在自然界,并不具備這樣的高溫,所以需要通過引爆原子彈來制造這樣的環境。可太陽也是不具備這樣的高溫環境。

即便是現在太陽在燃燒,太陽內核的溫度也就是1500萬度,這與1億度的差距不是一般的大。太陽是如何被點燃?核心因素是引力。據稱46億年前,太陽系位置有一片長達2光年的星云。某些原因,或許是超新星爆發,擾亂了引力平衡。在引力作用下,星云逐漸聚合成恒星胚胎。引力持續壓縮,使恒星胚胎內核溫度急劇上升,物質呈等離子態,即電子脫離原子核。內核如一鍋粒子粥。

一般來說,原子核帶正電,同電荷會互相排斥,核聚變概率很低,大約10萬億年才發生一次。但太陽粒子數量巨大,即使概率低,也容易發生。這導致了太陽核聚變,但概率太低,不會像氫彈那樣瞬間爆炸。