從物理學(xué)的角度來看,我們的宇宙似乎像被精巧設(shè)計過一樣完美,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),只有在極為精密的物理條件下,才能夠在宇宙中形成現(xiàn)在我們所能看到的一切,而哪怕是有一點點物理條件出現(xiàn)變化,那宇宙就會大不相同,甚至連我們?nèi)祟惗疾豢赡艽嬖凇D敲?,宇宙到底有精巧呢?其實看看光速就知道了?/p> 我們知道,光速(指真空中的光速,下同)是宇宙中的一種速度極限,任何有靜質(zhì)量的物質(zhì)都不能達到光速或超過光速,與此同時,光速也是一個物理常量,即光在真空中的速度永遠都是每秒299792458米。那么,假設(shè)光速慢一點點或快一點點會怎么樣呢?答案就是:我們?nèi)祟惥秃芸赡懿粫谟钪嬷写嬖?。下面我們來看看這是為什么。 需要知道的是,包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的所有已知生命都是碳基生命,我們需要用碳元素作為有機物質(zhì)的基礎(chǔ),而根據(jù)大爆炸宇宙論,在宇宙誕生之初,其實只存在一些簡單元素,其中絕大部分都是氫和氦,而我們所需要的碳元素,其實都是在此之后形成的恒星通過核聚變反應(yīng)生成的。 恒星通過核聚變生成碳元素的過程,其實就是三個氦-4原子核(He-4)聚變成一個碳-12原子核(C-12),其中的氦-4一部分來自早期宇宙,另一部分則是由氫原子核聚變而成,由于氦-4原子核也被稱為α粒子,因此“三個氦-4原子核聚變成一個碳-12原子核”這個過程也被稱為“3α過程”。 “3α過程”其實需要兩步才能完成:1、兩個氦-4原子核聚變成一個鈹-8原子核(Be-8);2、鈹-8原子核與另一個氦-4原子核聚變成一個碳-12原子核。這看上去很簡單是吧?然而實際情況卻并非如此,因為“3α過程”順利地聚變出碳元素需要一個必備條件,即:“3α過程”釋放的能量,必須達到碳元素保持激發(fā)態(tài)的能量。 宇宙中的實際情況確實也是這樣,測量數(shù)據(jù)表明,讓碳元素保持激發(fā)態(tài)的能量為7.3至7.6MeV,而“3α過程”釋放的能量為7.3367MeV。重要的是,讓碳元素保持激發(fā)態(tài)的能量值,是由一個表征電磁相互作用強度的基本常數(shù)——精細結(jié)構(gòu)常數(shù)(α)所決定的,而這個常數(shù)又與光速密切相關(guān)。 (↑精細結(jié)構(gòu)常數(shù)的計算公式,其中e、ε0、c和h分別代表基本電荷、真空介電常數(shù)、光速和普朗克常數(shù)) 簡單來講就是,如果光速是可以變化的,那么精細結(jié)構(gòu)常數(shù)當然也會變化,并且兩者是反比例關(guān)系。所以,假如光速慢一點點,那精細結(jié)構(gòu)常數(shù)就會變大一點點,這就會造成“3α過程”釋放的能量達不到讓碳元素保持激發(fā)態(tài)的能量值,在這種情況下,宇宙中就不會存在碳元素,而宇宙中沒有了碳元素,當然也就沒有了包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的所有碳基生物。 那么,如果光速快一點點又會怎么樣呢?答案就是:宇宙中的氧元素豐度就會大幅下降。為什么會這樣呢?我們接著看。 在恒星的內(nèi)部,氧元素的生成可以簡單地描述為,一個碳-12原子核與另一個氦-4原子核聚變生成一個氧-16原子核(O-16),這就需要大量的氦-4原子核的參與。 正如前文所言,“3α過程”的第一步就是兩個氦-4原子核聚變成一個鈹-8原子核,但需要知道的是,鈹-8是極為不穩(wěn)定的,在生成之后大約2.6乘以10的負16次方秒之內(nèi),它們就會重新衰變成兩個氦-4原子核。 如此短的時間,再加上“3α過程”釋放的能量只是剛剛達到讓碳元素保持激發(fā)態(tài)的能量,其生成碳-12的概率還是相對較低,這就會使很多鈹-8原子核還沒有來得及遇上另一個氦-4原子核就衰變了,因此恒星內(nèi)部就會存在相當數(shù)量的氦-4原子核,這有利于氧元素的生成。 假如光速快一點點,精細結(jié)構(gòu)常數(shù)就會變小一點點,在這種情況下,“3α過程”生成碳元素的概率就會大幅提高,如此一來,恒星內(nèi)部就沒有足夠的氦-4原子核來參與生成氧元素的過程,這就會導(dǎo)致宇宙中的氧元素豐度大幅降低,進而使宇宙中沒有足夠的氧元素來支持包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的需氧型生物的生存。 看到這里,相信大家都對宇宙的精巧程度有了一個相對具體的了解,實際上,光速的“恰到好處”,只能算是宇宙精巧程度的冰山一角,畢竟宇宙中還存在著很多其他的物理常數(shù)和運行規(guī)律,如果它們也稍微變化一點,那宇宙也會大不相同。 那么問題就來了,宇宙如此精巧,難道是出自某種精心設(shè)計嗎?這個問題其實并沒有確定的答案,不過相對來講,我們更應(yīng)該對此持否定的態(tài)度,因為一個很簡單的推理就是:宇宙中的種種規(guī)律,其實都是我們?nèi)祟惪偨Y(jié)出來的,而如果宇宙不是現(xiàn)在這個樣子,那也就不會有像我們?nèi)祟愡@樣的智慧生物來對其進行總結(jié)了。 |
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