為何改變光速一點點，就不會有碳、氧元素？

碳氫氧，是組成我們的世界的重要元素。氫，作為「萬物之首」，在宇宙物質中佔比超過90%。而碳和氧，則是恆星在走向毀滅時產生的。

要想弄明白這個問題，首先我們要知道：元素是如何形成的。

按照目前人類的理論模型（不要蔑視這個模型，除非你能推翻它）來說，時間和空間都來源於宇宙137億年以前的一場「爆炸」。當爆炸瞬間，宇宙遍布了光子和夸克。很快，宇宙冷卻了一些，夸克便形成了質子和中子。

大約180s過後，宇宙進一步冷卻膨脹，這時候，質子和中子就有足夠的條件結合成原子核了。前四種短周期的元素，氫氦鋰鈹，以及其他少量的短周期元素很快地、大量地合成了。也如上面提到過，宇宙物質至今仍有90%是氫核，也就是質子。但這時還不能稱它們為原子，因為它們還少了一類很重要的成員——電子。

在冷卻了將近30萬年後，宇宙的條件才足夠電子和原子核互相吸引形成原子。在宇宙微波背景輻射中，這些原始原子的身影仍然能被我們探測到。

質子都是帶正電的，我們都知道同種電荷會互相排斥，如果想讓它們彼此靠的很近而不被分離的話，必須要靠另外一種更強大的力量束縛原子核，這就是強力。質子碰撞，強大的核力最終超越庫倫斥力,將原子核牢牢束縛在一起。我們給這個過程起了個名字——核聚變。

當大量物質（通常是氫）聚集在一起時，會因為引力擾動慢慢聚集，最終形成恆星。當恆星內部的氫全部燃盡時，會繼續聚變氦，到碳到氮到氧……一般和太陽大小的恆星最終會巨變到氧停止，形成一個緻密的白矮星。而更大的恆星會形成中子星、夸克星……

但再大質量的恆星常規聚變只能聚變到鐵，因為鐵之前的核反應都是放出能量的，要想鐵繼續聚變下去需要吸收能力。（當然，鐵後面也有能釋放能量的元素）這時，大質量恆星就會形成超新星，超新星爆發時，強大的引力會克服電子簡併壓，再次將已經停止聚變的原子核擠壓到一起，從而強力再次佔據上風，形成了一直到鈾的元素。（鎿和鈈在自然界中也有少量存在）鈾雖然也會衰變，但半衰期與地球壽命相當，而其他較輕的元素則十分穩定。

現在的重元素通常是利用粒子對撞機在實驗室環境下產生的。但因為十分不穩定，半衰期極短，很快就衰變了。

OK，明白了元素如何產生，那麼光速是如何影響元素內部相互作用的呢？

這時，我們就需要引入一個新的概念，電磁相互作用中的精細結構常數α。

在量子電動力學的觀點中，帶電粒子之間是通過交換光子從而互相作用的。這種交換方式有很多很多種，其中，最簡單的是，一個粒子發射一個光子，另一個粒子吸收一個光子。複雜點的，假設有兩個電子，一個電子釋放出光子，那個光子立刻變成一個正電子和一個電子，正電子與原先的電子湮滅，從而結果看起來好像是原來的電子移動到了新位置。更複雜的是，新的電子還會繼續釋放光子……

這些複雜的過程最終都變為兩個電子（這裡簡指帶電粒子）的相互作用。量子電動力學計算證明，不同的交換方式，最終的貢獻程度不一樣。其貢獻隨著光子的吸收或發射呈指數級下降，指數的底就是精細結構常數。

也就是說，在量子電動力學中，任何電磁作用都可以用精細結構常數的冪級數來表達。這樣一來，精細結構常數就可以表示電荷耦合度，換句話說，就是電磁互相作用強度。

放一個精細結構常數的公式， α=e2/(4πε0c?)（其中e是電子的電荷，ε0 是真空介電常數， ?是約化普朗克常數，c 是真空中的光速）。當光速改變，其他的基本定律方式不改變時，精細結構常數改變，對應的電磁強度改變，強力與電磁力的相互克製程序會大大改變，引起一連串的效應。

不過，在物理學中光速一般被看做基本常數。任何一個基本常數的改變，都會改變一系列其他物理常數。那些現實世界肯定和我們現在看到的完全不一樣。

請您繼續閱讀更多來自 星空天文 的精彩文章:

TAG:星空天文 |

※減脂只需改變一點點
※只要有這麼一點改變就能瞬間提升你的氣質
※最難的不是「改變」，而是「不變」
※只做了一點改變，庫里就變得更准了，你說他的極限在哪？
※改變這三點細節，你的家會更舒適！
※時間能改變一切，卻改變不了愛！
※跑步帶來最重要的改變不是減肥，而是這幾點
※愛就是為了你變得更好，盤點會為了另一半改變的星座
※差點改變中國歷史的一塊石頭，再重一點就沒有孔子了
※時光改變了很多，也改變了我的心態
※想變身女神，只需一點改變
※少吃多運動，減重情況沒有改變，反而變的更糟！
※想要糾正急速左曲球？做這一點小小的改變就可以了！
※改變一點點，跑步傷害遠離你
※這是最好的降糖方法，不費力、不花錢，幾個小改變事半功倍
※不要害怕改變。改變，才有新的開始
※減肥會是一種不一樣的蛻變，看到他們的改變你心動了么
※健身後生活有多大的改變？看完不自覺點點頭
※改變了，就不是自己了嗎？