宇宙到底有多精巧?看看光速就知道了

魅力科学君 2023-09-10 16:50:25

从物理学的角度来看,我们的宇宙似乎像被精巧设计过一样完美,科学家发现,只有在极为精密的物理条件下,才能够在宇宙中形成现在我们所能看到的一切,而哪怕是有一点点物理条件出现变化,那宇宙就会大不相同,甚至连我们人类都不可能存在。那么,宇宙到底有多精巧呢?其实看看光速就知道了。

我们知道,光速(指真空中的光速,下同)是宇宙中的一种速度极限,任何有静质量的物质都不能达到光速或超过光速,与此同时,光速也是一个物理常量,即光在真空中的速度永远都是每秒299792458米。那么,假设光速慢一点点或快一点点会怎么样呢?答案就是:我们人类就很可能不会在宇宙中存在。下面我们来看看这是为什么。

需要知道的是,包括我们人类在内的所有已知生命都是碳基生命,我们需要用碳元素作为有机物质的基础,而根据大爆炸宇宙论,在宇宙诞生之初,其实只存在一些简单元素,其中绝大部分都是氢和氦,而我们所需要的碳元素,其实都是在此之后形成的恒星通过核聚变反应生成的。

恒星通过核聚变生成碳元素的过程,其实就是三个氦-4原子核(He-4)聚变成一个碳-12原子核(C-12),其中的氦-4一部分来自早期宇宙,另一部分则是由氢原子核聚变而成,由于氦-4原子核也被称为α粒子,因此“三个氦-4原子核聚变成一个碳-12原子核”这个过程也被称为“3α过程”。

“3α过程”其实需要两步才能完成:1、两个氦-4原子核聚变成一个铍-8原子核(Be-8);2、铍-8原子核与另一个氦-4原子核聚变成一个碳-12原子核。这看上去很简单是吧?然而实际情况却并非如此,因为“3α过程”顺利地聚变出碳元素需要一个必备条件,即:“3α过程”释放的能量,必须达到碳元素保持激发态的能量。

宇宙中的实际情况确实也是这样,测量数据表明,让碳元素保持激发态的能量为7.3至7.6MeV,而“3α过程”释放的能量为7.3367MeV。重要的是,让碳元素保持激发态的能量值,是由一个表征电磁相互作用强度的基本常数——精细结构常数(α)所决定的,而这个常数又与光速密切相关。

(↑精细结构常数的计算公式,其中e、ε0、c和h分别代表基本电荷、真空介电常数、光速和普朗克常数)

简单来讲就是,如果光速是可以变化的,那么精细结构常数当然也会变化,并且两者是反比例关系。所以,假如光速慢一点点,那精细结构常数就会变大一点点,这就会造成“3α过程”释放的能量达不到让碳元素保持激发态的能量值,在这种情况下,宇宙中就不会存在碳元素,而宇宙中没有了碳元素,当然也就没有了包括我们人类在内的所有碳基生物。

那么,如果光速快一点点又会怎么样呢?答案就是:宇宙中的氧元素丰度就会大幅下降。为什么会这样呢?我们接着看。

在恒星的内部,氧元素的生成可以简单地描述为,一个碳-12原子核与另一个氦-4原子核聚变生成一个氧-16原子核(O-16),这就需要大量的氦-4原子核的参与。

正如前文所言,“3α过程”的第一步就是两个氦-4原子核聚变成一个铍-8原子核,但需要知道的是,铍-8是极为不稳定的,在生成之后大约2.6乘以10的负16次方秒之内,它们就会重新衰变成两个氦-4原子核。

如此短的时间,再加上“3α过程”释放的能量只是刚刚达到让碳元素保持激发态的能量,其生成碳-12的概率还是相对较低,这就会使很多铍-8原子核还没有来得及遇上另一个氦-4原子核就衰变了,因此恒星内部就会存在相当数量的氦-4原子核,这有利于氧元素的生成。

假如光速快一点点,精细结构常数就会变小一点点,在这种情况下,“3α过程”生成碳元素的概率就会大幅提高,如此一来,恒星内部就没有足够的氦-4原子核来参与生成氧元素的过程,这就会导致宇宙中的氧元素丰度大幅降低,进而使宇宙中没有足够的氧元素来支持包括我们人类在内的需氧型生物的生存。

看到这里,相信大家都对宇宙的精巧程度有了一个相对具体的了解,实际上,光速的“恰到好处”,只能算是宇宙精巧程度的冰山一角,毕竟宇宙中还存在着很多其他的物理常数和运行规律,如果它们也稍微变化一点,那宇宙也会大不相同。

那么问题就来了,宇宙如此精巧,难道是出自某种精心设计吗?这个问题其实并没有确定的答案,不过相对来讲,我们更应该对此持否定的态度,因为一个很简单的推理就是:宇宙中的种种规律,其实都是我们人类总结出来的,而如果宇宙不是现在这个样子,那也就不会有像我们人类这样的智慧生物来对其进行总结了。

42 阅读:9731
评论列表
  • 2023-09-21 21:10

    你这完全是倒推论,有了结果再去看过程,有什么不可能的,五百万这么小的概率还不一样有人中

  • 京璟 12
    2023-09-11 11:56

    盘古:唉!这个宇宙没造好,有个星球上面生虫子了,可惜了!看来下次还得更精细一点。

    不知是谁 回复:
    人类:纳尼?你说的该不会是我吧
    klaock 回复:
    有虫子还可以养养解解乏,关键是虫子们的屁事多话更多[得瑟][得瑟][得瑟][得瑟]
  • 2023-09-11 04:57

    总结——因为宇宙是这样的规则构造的,人类是宇宙的产物,所以宇宙是精巧的。 如果是另一种规则构造的,就会是另外的景象

    htt 回复:
    总结,人类不配总结,因为在宇宙中人类太过渺小
  • 2023-09-16 19:51

    任何科学理论和公式到最后都是符合宇宙审美,如果你研究出来的公式和科学不符合人类审美,那大概率是错的[开怀大笑][开怀大笑][开怀大笑][开怀大笑]

  • 2024-02-04 20:39

    光速:我能说话么?能的话,俺一拳打爆爱恩斯坦,半根手指碾压作者。[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]

  • 2023-09-11 16:11

    屁的,大系统决定了一切,扯什么犊子

  • 2024-04-05 09:26

    电子表面电势基本不变,决定了斥力发射光子的速度。但光子进入引力场,当然要加速。

    用户13xxx25 回复:
    悖论斯坦
  • 你从哪儿知道光速是极限速度?怎么如此草包

    真理永远在探索的路上哈哈 回复:
    费曼说:没有一个人真正懂量子的!!!!!
    阿东 回复:
    不是我,是现代的科学!我相信科学,你才是那个愚昧的传教士!你如此不愿接受现在的科学,大可以远离科学世界,去找你的主去!
  • 2023-09-11 07:06

    用比一粒灰尘还小的地球,来推论整个宇宙。呵呵!!!这个比一粒病毒,正在做实验,研究大象,河马是怎样形成的还离谱!!至于这个地球上到底有多少生物是存在的,他们永远是不会知道的!!

  • 2023-09-12 21:26

    不错的科普文,评论区大部分人不懂[呲牙笑]

  • 2023-10-09 11:19

    存在即是道理,光速快点或慢点或许会导致另一种生命形式的出现。我们不要想当然!

    土星 回复:
    现实中不仅仅只有碳基生命的存在,只是我们见不到而已
  • 2023-11-03 21:50

    现实中不仅仅只有碳基生命,只是我们见不到而已

  • 2024-03-06 16:45

    你看到是三维世界,老纳看的是多重宇宙,多重维度的亿亿个宇宙。包括古宇宙,元宇宙,鸿荒宇,大千世界等等。[哭笑不得][哭笑不得][哭笑不得]

  • 2023-09-11 06:42

    这么多常数,都变点,等于值没变

    uc财神爷 回复:
    所以各常数之间还有其他关联逻辑
  • 2023-09-11 07:39

    一群人在一个屋里编草鞋,屋里只有一座机械钟,有一个人没事拆钟来解闷,拆来拆去发现钟很精巧,每个齿轮都很精密,齿比合理,运行巧妙。少了任何一个指针转动都不能够这么精确[呲牙笑],他不禁感叹,只有这样精巧的设计才能有这么完美的物品他[呲牙笑],他没见过汽车,没见过电视,更无法想象电脑,[笑着哭]

  • JIAN 4
    2023-09-11 16:44

    新研究已表明宇宙是虚拟的

    likai海纳百川 回复:
    “新研究”能透露指点一二吗?
  • 2023-09-30 23:36

    就凭人类观测到的宇宙就敢说光速永远不变?

  • 2023-11-13 17:31

    拿结果推过程?

    蜘蛛 回复:
    光速恒定不是结果,是迈莫实验测出来的结果,当时这个实验是为了证明以太的存在,测试结果正好相反,以太是不存在的,经典力学和电磁理论一下崩塌了,爱因斯坦用光速不变推导出狭义相对论。确实让人难以理解,这与经典力学完全相悖。而这种拿一个未被证明的数据推导理论也是思考方式的首创。所以当时不被理解,甚至是一百多年的今天不是还是有很多人无法理解吗,后来的很多实验和现象都证明了狭义相对论的正确,包括原子弹,核能利用等。
    蜘蛛 回复:
    盗梦空间里面有梦中梦,甚至有梦中梦的梦中梦,三层四层梦境,光速不变是现实,用其构筑第一次梦境狭义相对论,第二层梦境广义相对论,然后其它第三层第四层梦境就出来了,你觉得是梦,但是却和现实完全吻合,所有的理论和数据都在现实得到论证,最终再影响到现实,是不是很难理解[呲牙笑][呲牙笑],但是实际问题只有一个,光速为什么是恒定不变的常数,如果解答了这个问题,人类科技必然会再次爆发。
  • 2024-03-07 12:01

    悖论斯坦,一个蔑视自然,创造反公理假说,号称证明全称命题假说的,终身骗子。………相对速度是自然公理,是绝对真理。为什么悖论斯坦要用光速不变假说祸害自然真理,欺师灭祖???还造谣说真理是相对的,空间是相对的,时间也是相对的,蔑视自然和它的绝对诚实???………全称命题 — 普遍规律,无法证明,可以证伪,证明无效,证伪有效。………为了批判人类公敌 — 骗子。不奢求鼓励,但求真诚反驳!………创造公设,太阳公鸡睡觉相对性原理:“公鸡睡觉太阳就睡觉”。号称能证明??证明一万次有用吗??[偷笑]已经应用了,那些天云朵太厚,只好根据公鸡睡觉判断太阳位置。

  • 2024-03-24 15:38

    先有鸿均后有天,是老祖创造了世界[大笑][大笑][大笑]

  • 2023-09-11 08:00

    可能不等于废话吗?

  • 2023-09-12 02:29

    大家好!有大新闻,我用观测实验“对钟”推翻相对论。请在B站看《对钟推翻双生子佯谬》,《gps和北斗的对钟推翻相对论》这两个视频。主流倒了,科学革命已经开始,这又是一个群星璀璨的时代。

  • 2023-09-12 15:02

    宇宙其实就是圈圈套圈圈,小圈圈组合打圈圈,大圈圈组合更大的圈圈,只要知道一种圈圈,就可以知道所有的圈圈是什么样子的。

  • 2023-10-23 23:57

    人择原理

  • 2024-02-08 18:43

    自娱自乐自我感觉良好,事实我们人类对宇宙的了解连万分之一都没有,而且我们自以为了解的也大部分似是而非

  • 2024-04-12 00:07

    光反射驱动了光帆,光速不变才叫奇怪!永动机??

  • 2023-09-16 22:45

    宇宙膨胀速度快过光速吧?

  • 2023-09-25 17:11

    你最好不要拿地球物理去解读公共物理,地球数学能解释多大一片目前也是难说,但地球数学是对的,物理就算了……[笑着哭][笑着哭]

  • 2023-10-04 09:13

    光速变化一点点,那可能出现硅基生命了

  • 2023-10-04 02:40

    宇宙大千世界,存在即规则,存在即合理。

  • 2024-04-03 22:12

    人外有人天外有,肯定有超过光速速度得!

  • 2024-08-13 16:20

    时光倒流是数学当物理的骗术!………都是毫无意义的思想实验。8分钟前的太阳光,几十亿年前的遥远星光,地层中几万年前的琥珀苍蝇,以及所谓的超光速观测,。。。只是影响一些意识信息,用光(超音速)观测雷电(来的快),用声音观测雷电(有滞后),都不能改变雷电本身。木啥实质影响。都是为了欺骗。钟摆移动到月球表面变慢了,时间定义还是没变,谁的时光倒流了???………号称修正GPS原子钟的大笑话: 狭义相对论让星钟变慢,再来个广义相对论让星钟变快,你说这钟倒不倒霉?关键是反复修正还是不行(误差90%)!参见论文“部分相对论效应对北斗原子钟性能影响分析”

  • 2024-08-13 16:21

    万能骗术之质能方程,泛化虚化破坏能量公理概念,>>远远胜过,任何东西能变油+油能变任何东西。。。到底是质量获得能量还是质量变成能量??? ………动能公式,清清楚楚明明白白,到处用天天用,是质量获得能量的经典公理。………能量概念清清楚楚,是对物质运动状态的描述,居然敢欺骗说物质与能量等效???何其狂妄可笑???………他爸爸有动能,他爸爸也有势能,动能和势能都能变成他爸爸。他到底有多少爸爸呀?质量与力是一切微观宏观世界的根本,他造假(创造假说)祸害质量概念就当儿戏!!!———无中生有解释稀奇的万能骗术::科学都是假设(嘲笑诚信观测归纳),场有作用力,真空里有波,质能等效转换,穿墙而过,刀枪不入,纠缠女朋友。。。号称,只是科技还没达到!………无中生有==时空无限而永远不可能证无,当然也永远不可能证有==欺骗无底洞!

  • 2023-09-12 03:20

    我记得光速是可以变慢的

  • 2023-09-22 00:47

    我不知道那些飞出地球的人是不是骗我们的,如果他们没有骗我们我可以淡定的告诉你们微观世界都是存在漏洞,尤其是量子力学,那是个错误的道路,

  • 2024-02-17 14:07

    你以为很多公式里的常数是干嘛的?

  • 2024-04-18 16:05

    观测归纳是经典物理,不确定/概率/不知道/假说/的东西也成了物理???用数学与创造假说当物理研究未知的大笑话。撒网捕鱼只能是概率,鱼摊买鱼是计算(物理公理已知)。观测树上苹果数量是确定的,猜测树上苹果数量当然不确定。不确定是观测属性,不是运动属性。哪里会有荒唐的测不准原理???创造假说宏观微观不同?相对高速与相对低速差异?笑死人。鬼扯的光速不变,具有无穷的运动精度!胡编的测不准原理,居然与光速不变是同伙!!!精度高低不可能是真理,也不能否定真理。自然的有无才是真。

  • 2024-08-13 16:21

    能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。数学都是基于公理的演绎,超越公理的理解当然是虚幻。比如能量的动能和势能,都是相对的,与相对速度相互作用力有关,咋能与质量等效???场无质量有能量???质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖,祸害基本概念和认知方法。

  • 2024-08-13 16:19

    悖论斯坦五大骗术V2:: ——1.蔑视自然创造反公理假说(骗),由反公理假说演绎方程(骗),号称证明全称假说命题(骗)。 ——2. 数学假装物理,创造虚幻数学“物理概念”,破坏基本概念和认知体系。搞些莫名其妙的虚幻数学“相对时空”数学“质量”数学“能量”。相对速度是无穷多的,哪有高低速之分?还编造一个绝对速度钉子户?力与质量需要宏观微观两套规则? ——3. 以必然有不确定性的观测精度攻击确定性的引力公理,以必然有的认知进化祸害绝对真理。以宏观现象为基础的电磁理论描述微观粒子电磁行为明显不足,两朵乌云不奇怪,他却借机破坏伽利略变换! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏认知自然的最核心根基——确定性。狗都认识自己的主人知道真假,不搞二象性。 ——5. 无中生有创造假说(鬼),用解释稀奇谎称证明且无耻于悖论(已有效证伪),却要求别人证明没有鬼,搞万能骗术!!!………水星进动证明的大笑话:(A).号称证明全称公设是欺骗。 (B).忽视了水星的电磁力等等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?活见鬼还是见活鬼?(科学求真需要批判精神,虽异常艰难但绝不应包容悖论欺骗!)

  • 2024-08-13 16:19

    理论物理学进展缓慢(倒退)的原因::::: (1)有不少观念认为,先创造假说~再验证证明,就是科学。这其实是一种悖论斯坦式两头骗术!!!假说认知自然有任何成功先例吗?数字文字概念符号包括几何公设(黎曼欧几里得),都是经验的理想化抽象(所谓形而上学当然也是唯物主义),不预测任何真实,用于表达真实。与假说根本不同。………光速不变假说预测真实显然不能冒充公设,它不仅创造假说,还违背相对速度公理。(2)悖论斯坦的号称证明也是骗术!!!自然规律是全称命题,象万有引力定律一样,证伪当然有效,证明/证实当然无效,一天证明10000次也没用,号称证明当然是斯坦骗术。牛顿自然哲学的观点是观测归纳,还是必要充分真实的归纳,明确反对创造假说!!!创造假说号称证明,是悖论斯坦蔑视自然欺师灭祖的狂妄骗术。祸害时空观,祸害质量能量物理概念,祸害自然认知方法。。。 (3)悖论斯坦骗术已经成了一种十分强大的科学时髦。实在是恐怖和难以理解的!!! (4)倒退是指创造假说泛滥,攻击已有物理公理物理概念和认知方法,以认知进化否定绝对真理,祸害哲学。 ………骗子太多,到处造神鼓吹悖论骗子,国家必然倒霉!

  • 2024-08-13 16:20

    波与场的研究都是数学当物理,捉影弄鬼之术:::波只是一种粒子宏观时空分布不均匀,水波/沙丘波到处都有,都是质量运动罢了,有波粒二象性??波是一种物质无质量有能量??以干涉衍射现象否定光是粒子,又去解释粒子干涉衍射,不是笑话是什么???破坏了认知自然的核心根基“确定性” ………场::只能由源完全确定,不可观测(源力不是场力,源能量不是场能量),不必要的,无质量无运动的多余虚幻想象。……地球场给你引力,你给地球场引力,然后地球场给地球引力。这是笑话!!!~~~场与波都是捕风捉影之法,意义很小,破坏巨大。……伟大的赫兹证明电磁波的实验,激励源都是电火花,感应接受也是电火花,显然是光子动能传播与光电效应,用了电磁波来解释而已。电磁波理论(尚未发现电子)只是基于宏观电磁观测的有用的数学方法,质量与力才是宏观微观物质世界的唯一根本,两朵乌云当然都是电磁理论的谬误,骗子借机祸害牛顿何益?一个具体问题::电流磁场与电子磁矩啥关系???

  • 2024-08-13 16:21

    引力本质是空间弯曲???空间对质量有力的作用???空间还知道质量的大小(穿越时间有变化)???有作用力和反作用力?空间弯曲改变质量的运动方向?空间不可入吗?空间运动吗?弯曲空间如何作用于质量?空间变弯的速度快吗???没见过鬼,只见装鬼。体积太大的会卡死吗???👻两个质点靠在一起,质量引力的作用力和反作用力,空间往哪个方向弯呢?骗子知道吗?………质量随相对速度变化吗?相对速度无穷多,哪有高速低速之分?静质量是相对哪个速度参考系呢?各个方向相对速度不一样,难道各个方向质量不同吗? 相对速度到处都是,明天还是。有原因和本质吗???空间弯曲的原因和本质是啥子???

  • 2023-09-21 10:35

    一篇废话[静静吃瓜]

  • 2023-10-26 13:08

    宇宙有多精妙真的是看光速吗,假设光速是宇宙最快速度,那一眼万年是不是永远只存在于传说。不能否认已知物质确实逃不过光速限制,那黑洞呢连光都能吞噬是不是超越了物质的极限能承载光速的物质。光速能在宇宙出现就必有能承载他的物质,反之就不可能出现。就像一个房子能装下他的是能承受的,就像眼睛能一眼看到太阳就必有这样的速度且存在承载物质。

  • 2023-11-14 14:34

    光速是思维的速度。

  • 2024-04-18 16:05

    解释光电效应是个笑话。物理机制根本木有涉及,对光谱特性,对光电子能量分布,对偏振和温度影响等都不能解释。是半知乱解,害大于利(笨蛋好于坏蛋)。发现光电效应是宝贵的金山,本是一条通往微观世界的大道。胡编解释光电效应是毒药祸害!!!………证明光速不变是胡编!光反射驱动光帆恰恰证伪了光速不变。迈克尔逊-莫雷实验结果的理解::有质量的光子惯性运动,一点也不奇怪。……光子对实验装置相对速度基本不变,地球重力对光子速度影响太小也测不到,近似为惯性系。

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