起初，世界是一片混沌……
這團熾熱的能量慢慢凝結，逐漸形成各種各樣的粒子。這是宇宙間無數星星的生命泉。重力把粒子拉在一起，為將來形成巨大的星星做準備。但是，它們不知道，只有少數符合條件的粒子團，才能越過重重考驗，在宇宙間發光發熱。
重力把萬物凝聚，但爆炸過後的高熱粒子團卻不容易受重力約束。熱能使每顆粒子高速振動，使重力凝聚不容易進行。所以，這粒子團必需先找到一個凝結核，也就是一些密度高的地方。這些區域密度較高，能提供足夠強的重力束搏在它附近粒子團。如果這團星塵先天過熱而又沒有足夠密度，它便無法越過這第一道屏障，只好等溫度逐漸下降才能繼續向成為恆星邁進。要通過第一道關卡並不太難，成功留下來的粒子團，我們稱它為「原恆星」(Protostar)。圖中就是一顆原恆星慢慢收縮的狀態。
原恆星的自身重力使它們繼續收縮，並同時釋出重力勢能。這些能量把原恆星加熱，如果收縮持續，原恆星的中心溫度便會不斷升高。當核心足夠熱使核融合反應能夠進行，星體便會燃燒氫燃料，在宇宙間發光發熱成為恆星。可惜，不是所有原恆星都能把中心溫度提高到足以點燃核融合反應的溫度。因為原恆星的熱能由轉換重力勢能而來，而這些勢能並不是無窮盡的。
重力勢能來自原恆星的自身重力收縮，在收縮過程中，星體密度亦隨之上升。當然，星體並不能無限收縮，否則一整顆原恆星便會變成一個黑洞。那是甚麼力量，抵抗了重力收縮呢？是不是星體內部因高熱而形成的壓力把重力抵消了？物理學家計算過，這是不可能的。因為星體不會把收縮得來的全部重力勢能轉換成熱能，當中只有一半用作熱能。這正正就是為了避免因壓力過度積聚而把辛苦結合的星體物質瓦解。
那究竟是誰有這麼大的能耐，可以與星體重力抗衡而停止重力收縮呢？答案竟然是那些微小的電子。組成原恆星的星塵主要由氫氣組成。當原恆星不住收縮，氫氣會因高熱而分散為獨立的氫原子。氫原子由一顆質子及一顆電子組成，氫原子也會因高熱而分散為獨立的質子及電子。在高熱的原恆星內部，我們就可以發現這些自由的質子及電子在游動。當原恆星內部密度越來越高，電子之間的相互距離越來越擠迫，一些只在極小尺度才找到的現象，漸漸變得重要，這些現象就是量子效應。量子力學指出粒子具有波粒二象性，即是它們同時具備波動與粒子的性質。在密度很高的原恆星核心，電子驚覺自己同時具有波動與粒子的性質，電子與鄰近電子的波長不能重疊。它們抵抗原恆星的重力收縮，這抵抗力就是電子簡併壓力 (Electron Degeneracy Pressure)。這時候，重力收縮停止，幸運的原恆星在這時或更早之前已儲備足夠的重力勢能達成核融合，它們便完成恆星之路。有些先天本來就細小的原恆星，即使努力收縮至電子簡併的界限，也未能點燃氫原子的核反應。它們就只好帶著僅餘的一點熱能，慢慢地在宇宙間消失。這些差點就能成為恆星的星體，便成為棕矮星(Brown Dwarf)。天文物理學家計算得到，要達到點燃氫原子核反應的溫度，原恆星質量最少要有太陽質量的5%。所以，我們應該不會在宇宙間找到質量低於5%太陽質量的恆星。
本文首次發表於 2007年5月號會訊中
資料搜集及編寫：高子翔
