如果光速变慢一点点会发生什么?碳基生命将不会在宇宙中出现!
通常来讲 , 我们讨论的光速是指光在真空中的速度(即每秒299792458米) , 这个速度是宇宙中的一种速度极限 , 同时也是不会改变的 。 那如果光速变慢一点点会发生什么呢?根据已知的物理规律 , 我们可以推测出 , 如果光速变慢一点点 , 碳基生命将不会在宇宙中出现 , 为什么这么说呢?且看下文分析 。
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所谓碳基生命 , 是指以碳元素为有机物质基础的生命 , 事实上 , 地球上包括我们人类在内的所有已知生命都是属于碳基生命 , 而之所以会这样 , 是因为碳元素(在地球的环境中)有着其他元素无法与之相比的优越性 。
比如说碳原子拥有四个自由电子 , 其得到电子的能力(氧化性)和失去电子的能力(还原性)是旗鼓相当的 , 和其他元素相比 , 碳原子能够更容易地形成复杂且稳定的高分子有机物 , 又比如说含碳化合物的分子活性很强 , 可以迅速对外界条件的改变做出反应 。
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总而言之 , 宇宙中要演化出碳基生命 , 首先就必须要有大量的碳元素 , 幸运的是 , 宇宙中的碳元素丰度确实很高 , 那宇宙中的碳元素是怎么来的呢?
3α过程
根据现代宇宙学的主流观点 , 宇宙诞生于大约138亿年前 , 在早期宇宙中只存在着简单的元素(绝大多数都是氢和氦) , 随着时间的流逝 , 这些物质不断地在引力的作用越聚越多 , 然后形成了一团团巨大的原始星云 。
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在此之后 , 一些原始星云会继续发生引力坍缩 , 其核心区域的压强和温度也不断升高 , 当达到一定程度的时候 , 氢元素就发生了核聚变 , 在此过程中 , 氢不断地聚变成氦 , 并释放出大量的光和热 , 于是一颗颗闪亮的恒星就诞生了 。
如果恒星的质量足够大 , 那么在其核心的氢元素消耗完毕之后 , 又会启动氦的核聚变 , 而碳元素就是来自于此 , 具体过程可分为两步 , 第一步是两个氦-4原子核(He-4)首先聚变成铍-8原子核(Be-8) , 第二步则是铍-8原子核再与另一个氦-4原子核聚变成碳-12原子核(C-12) 。
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因为氦-4原子核其实就是“α粒子” , 所以这个过程就被称为“3α过程” 。
【如果光速变慢一点点会发生什么?碳基生命将不会在宇宙中出现!】光速的改变对“3α过程”的影响
在“3α过程”中 , 铍-8扮演着非常重要的角色 , 然而铍-8的稳定性极差 , 通常情况下 , 它们会在大约2.6x10^(-16)秒之内就重新衰变成两个α粒子 , 这样就会让“3α过程”的第二步很难发生 。
那为什么宇宙中依然存在着大量的碳元素呢?这主要有两个原因 , 一是在恒星核心高温高压的环境中 , 新的铍-8原子核会不断地生成 。
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还有一个更重要的原因就是 , “3α过程”的第二步所释放的能量为7.3367MeV , 而碳元素处于激发态的能量为7.3-7.6MeV , 可以看到 , 前者刚好在后者的范围之内 , 这样就可以形成一种特殊的“能量共振” , 从而使得“3α过程”的第二步成功完成的可能性大幅度升高 。
换句话来讲就是 , 假如碳元素处于激发态的能量再高一点点 , 那么恒星内部聚变出碳元素的可能性就会大幅度下降 , 那么是什么决定了碳元素处于激发态的能量呢?答案就是精细结构常数 。
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