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好險啊,光速要是變一點兒,這一切可能都不一樣了

好險啊,光速要是變一點兒,這一切可能都不一樣了



為什麼光速慢一點點,就不會有碳元素;讓光速快一點點,就不會有氧元素?

如果減慢光的速度,只是一點點,我們的宇宙就沒有碳元素;


如果加快光的速度,只是一點點,我們的宇宙就沒有氧元素。


好險啊,差點什麼也沒有了!


為什麼光速控制著宇宙中碳元素和氧元素的合成呢?

我們先來看看宇宙中是怎樣合成碳元素的:


如果你相信大爆炸理論的話(不是所有人都相信的,比如說我前日去日本開會的時候在飛機機尾的小隔間吃薯片時遇見的來自大德州的 Bruce 牧師就不相信……)


嗯,大爆炸之後,很快的,我們的宇宙中有了質子 p,中子 n,和電子 e


也就有了合成一切的初始原材料,接下來它們就開始互相結合了。


p+e=1H, 於是我們有了氕

p+n=2H, 於是我們有了氘


2H+2H=4He, 於是我們有了氦


重點來了:


4He+4He+4He=12C (以下稱該反應為 3 氦過程)於是我們有了碳,


看起來一切都是那麼理所當然吧,其實沒有啦。

愛因斯坦告訴我們核聚變要釋放能量

好險啊,光速要是變一點兒,這一切可能都不一樣了



3 氦過程釋放的能量是多少呢? 7.3367 MeV

原本,3 氦過程是很難進行的;


必須要 3 氦過程釋放的能量恰好是能讓碳處於激發態下的能量,才能保證 3 氦過程順利進行。


那麼,讓碳原子保持激發態的能量是多少呢?7.3-7.6 MeV


這個激發態有一個名字,叫 Hoyle State,SirFredHoyle 就是下面這個老爺爺,


他也是大名鼎鼎的 B2FH 論文(闡述宇宙中重核合成論文)中的 H。

好險啊,光速要是變一點兒,這一切可能都不一樣了



Hoyle 爺爺的計算表明:


碳原子的激發態和 3 氦過程釋放的能量相當,於是確保了自然界中現有濃度的碳 12 的形成。


那麼這個激發態又是由什麼決定的呢?精細結構常數


精細結構常數電磁相互作用中電荷之間耦合強度的度量,表徵了電磁相互作用的強度。


其表達式為:

好險啊,光速要是變一點兒,這一切可能都不一樣了



分母上的 C 就是光速。


也就是說,光速 C 控制著精細結構常數,精細結構常數控制著碳原子處於的激發態所需能量,而這個能量又要恰好和 3 氦過程釋放的能量相當才能保持碳 12 合成的順利進行。


也就回答了為什麼這個光速必須跟阿拉木汗的身材一樣,不肥也不瘦,才行。


有很多人討論是否會由於光速的改變合成出新的元素,


從而衍生一個和地球完全不同的星球 X


進而進化出和地球生物完全不同的物種生活在這個 X 星球上。


Hoyle State 是基於地球上的生命是以碳氧元素為主要元素這一事實提出的。


如果碳 12 的 Hoyle State 比 3 氦合成釋放的能量高出 479 KeV,


那麼宇宙中的就無法合成出足夠的碳 12,就不會出現現有的碳基生命;


如果碳 12 的 Hoyle State 比 3 氦合成釋放的能量低出 279 KeV,


那麼宇宙中就會合成出大量的碳 12,導致氦 4 被消耗殆盡,


從而終止了 4He+12C=16O 的反應,我們就沒有氧氣了。


那麼,在不同的光速下,是否會有別的激發態滿足和 3 氦過程能量相當的元素大量合成;


如果有,是怎樣的元素,誰也不知道啊。


盜一張NASA的圖,下面那個是地球,上面那個是unknown。

好險啊,光速要是變一點兒,這一切可能都不一樣了



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