約翰·赫歇耳在1833年的一本書中提到“太陽光是地球上一切動力的最終源頭”。太陽既然如此重要，那么它是如何發(fā)光的？它的光芒照耀了多少年？這樣的問題是19世紀物理學家們的難題。

德國物理學家亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz，1821－1894）在1854年提出太陽的能源來自大質(zhì)量的收縮。后來被冊封為開爾文勛爵的英國物理學家威廉·湯姆遜（William Thomson，1824－1907）與亥姆霍茲一樣認為太陽的能源轉(zhuǎn)化自引力勢能，并具體提出是持續(xù)不斷的原初流星撞擊到太陽上形成了太陽能源。1862年開爾文以他的權(quán)威宣布：“流星理論”能給予太陽能量來源真實的完全的解釋。該理論能提供給太陽二千萬年的發(fā)光時間。

達爾文（Charles Darwin，1809－1882）在1859年出版的《物種起源》中提出，通過他對橫亙在英國南部的一條山谷的觀察，根據(jù)當時測得的沖蝕速度，估算出形成這樣一條山谷需要3億年時間。進化論者需要更長的地球年齡來允許物種進行分化達到當前的多樣性。更多的地質(zhì)學證據(jù)也顯示地球有更為古老的年齡。

開爾文等以太陽和地球的年齡不能倒掛為由反對進化論，但地質(zhì)學上的證據(jù)也越來越有說服力。這對矛盾直到20世紀早期才得以解決。1905年，愛因斯坦（Albert Einstein，1879－1955）提出狹義相對論，該理論的一個重要推論就是質(zhì)能方程E＝mc2。質(zhì)能方程顯示一小點質(zhì)量也能產(chǎn)生巨大的能量?？磥泶鸢冈谶@個方程里。但是要用愛因斯坦質(zhì)能方程來解釋太陽能量的來源，并不是那么簡單的一件事情。

1920年阿斯頓（Francis William Aston，1877－1945）用他發(fā)明的質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)4個氫原子核比一個氦原子核重——阿斯頓因他的質(zhì)譜儀及其帶來的發(fā)現(xiàn)獲得1922年諾貝爾化學獎。愛丁頓立刻認識到阿斯頓發(fā)現(xiàn)的重要意義。在同年的一次會議上愛丁頓指出太陽可以通過4個氫核聚變成一個氦核而發(fā)光。根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，這個聚變反應(yīng)可以把0.7%的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成能量，太陽因此可以照耀一千億年。

這樣一來，進化論者和地質(zhì)學家固然可以不必擔憂太陽太年輕了，但是太陽和所有恒星內(nèi)部核聚變反應(yīng)的詳細過程還有待進一步弄清。

通過20世紀30年代幾位物理學家和天文學家的工作，這個問題慢慢明朗。英國的亞特金森（Robert dE Atkinson，1898－1982）和荷蘭的霍特曼斯（Friedrich Georg Houtermans，1903－1966）在1929年提供了一個恒星內(nèi)部輕元素之間核反應(yīng)的初步理論。后來德國的范·魏茲扎克（Carl Friedrich von Weizsacker，1912－2007）解決了進一步的反應(yīng)如何產(chǎn)生比氦更重的元素的問題。

最后，出生于德國的貝特（Hans Albrecht Bethe，1906－2005）于1939年在康耐爾大學提出一個被普遍認為是切實可行的的機制，該機制與已知的核物理學知識和被公認的恒星內(nèi)部密度、溫度條件相一致——貝特因此而獲得1967年的諾貝爾物理學獎。按照貝特的理論，在太陽內(nèi)部發(fā)生著兩種類型的核反應(yīng)：“質(zhì)子—質(zhì)子”鏈反應(yīng)和“碳—氮—氧”循環(huán)反應(yīng)。