Что бы мы заметили, если бы постоянная тонкой структуры начала возрастать?

Что бы мы заметили, если бы постоянная тонкой структуры начала возрастать?

Википедия говорит:

Например, если бы значение α изменилось на 4 %, при слиянии звезд не образовался бы углерод, поэтому жизнь на основе углерода была бы невозможна. Если бы α было больше 0,1, синтез звезд был бы невозможен, и ни одно место во Вселенной не было бы достаточно теплым для жизни, какой мы ее знаем.

Так что, если бы постоянная тонкой структуры начала увеличиваться сегодня, звезды вскоре перестали бы создавать углерод. Но что еще произойдет и когда? Когда изменится излучение Солнца? Когда наши биологические системы перестанут работать из-за, например, изменения скорости химических реакций? (Под «когда» я имею в виду порядок событий, а не время).

Я не знаю, какое влияние это окажет на биологические/химические системы на Земле, но «Солнце прекращает синтезировать углерод», конечно, не имеет большого значения, поскольку сейчас оно практически не синтезирует углерод. OTOH Я должен задаться вопросом, что происходит с соседними звездами, которые продвинулись дальше в своей эволюции (и у которых не осталось легких элементов для слияния). Если звезда вообще не может сплавить какую-либо материю, то она, вероятно, подвергнется какой-то быстрой реструктуризации или смерти.
Помимо того, что он, вероятно, несовместим с существующей наукой (по крайней мере, в том смысле, в каком этого требует точная наука ), он чрезвычайно широк. Также не то, что когда что-то произойдет, потребуется какое-то утверждение (по крайней мере), как быстро значение изменится и где - локально ли оно в каком-то месте или универсально (что трудно представить).
Постоянная тонкой структуры связана с планковскими единицами . Так что некоторые из них придется изменить - у вас есть предпочтения относительно того, какие из них?
@Кевин, больше сверхновых? Хотя IIRC, если звезда сжигает углерод, в любом случае у нее мало что осталось, так что, возможно, нет.
Как правило, ответ на вопрос «что произойдет, если <фундаментальная константа> начнет меняться» звучит так: «камни падают, все умирают» . Константы не действуют в вакууме, и их изменение нарушает слабый антропный принцип. Мы живем во вселенной, которая соответствует нашему образу жизни, потому что правила этой вселенной подходят для нашего образа жизни. Если правила изменятся, жизнь, какой мы ее знаем, перестанет быть благоприятной.
@StephenG Меня интересует порядок, в котором это произойдет, поэтому не имеет значения, как быстро изменится значение. Дайте мне знать, если мне нужно переформулировать вопрос - эта часть информации находится в самом конце.
@ Александр Нет, я не против того, какие другие «константы» меняются.
@jdunlop Мы были бы в порядке, если бы константа тонкой структуры изменилась лишь на небольшую величину - меня интересует порядок вещей, которые идут не так (например, будет ли жизнь больше невозможна до неудачного синтеза? Или после?)
Если вы возитесь с постоянной тонкой структуры, не означает ли это также, что вы *должны* возиться со скоростью света, силой заряда электрона и подобными фундаментальными понятиями?
Ввиду того, что HDE-226868 дал такой прекрасный ответ, я отказываюсь от своего закрытого голосования.
Кто-то проголосовал за закрытие этого вопроса, потому что он «основан на мнении». Может быть, они верят, что Большой Научный Совет голосует за значения физических констант. Интересно, относятся ли они к тому типу людей, которые в прошлом также поддерживали усилия различных законодательных органов и религиозных организаций по переопределению числа «пи».

Ответы (1)

Давайте предположим, что мы стоим на обычной Земле в обычной вселенной, и вдруг постоянная тонкой структуры меняется. Что случилось бы? Мой ответ в значительной степени основан на Адамсе (2019) . В качестве примечания к обозначениям позволю α 0 ≡ 1 / 137 быть значением постоянной тонкой структуры в нашей Вселенной.

  • Нам нужно α ≳ 7 × 10 − 5 . Если бы он был ниже, кулоновский барьер был бы довольно низким, и квантовое туннелирование привело бы к очень быстрому звездному синтезу. У Солнца закончится топливо, но не раньше, чем увеличится его светимость, подняв температуру поверхности Земли до предположительно негостеприимного уровня.
  • Нам нужно бревно ⁡ α / α 0 ≲ 1,5 . Если бы оно было выше, электромагнитная сила преобладала бы над сильной силой, и ядра вдруг стали бы неустойчивыми к делению; атомы бы распались. Адамс также говорит (если я правильно понимаю), что для α / α 0 ≳ 2 (!), протоны и нейтроны были бы неустойчивы к обратному бета-распаду.
  • Нам нужно − 2 ≲ бревно ⁡ α / α 0 ≲ 2 . Это ограничение, вытекающее из уравнений звездной структуры, слишком сложно, чтобы дать краткий ответ, но суть в том, что изменение более чем на два порядка в α приведет к нестабильным звездам. (Это также близко к ограничению, указанному в вопросе!)
  • Нам нужно бревно ⁡ α / α 0 ≲ 1 . При более высоких значениях α , температура поверхности звезды была бы слишком низкой для существования обитаемых планет (по сути, обитаемая зона должна находиться за пределами звезды!).
  • Нам нужно α ≪ 1 (Адамс приравнивает это примерно к α ≲ 1 / 3 , т.е. бревно ⁡ α / α 0 ≲ 3,8 ). Это происходит по нескольким причинам, в том числе из-за того, что электроны должны быть нерелятивистскими, а объемное вещество должно быть стабильным.

Ваш вопрос постулирует α увеличивается. Мы заметим нестабильность в атомном масштабе, когда ядра станут нестабильными, а затем, когда шкалы химической энергии станут сопоставимы со шкалами ядерной энергии, что приведет к делению. Незадолго до этого Солнце должно было начать остывать, хотя это, вероятно, заняло бы некоторое время. В конце концов, температура на Земле упадет, и по мере нашего приближения α "=" 1 , Солнце стало бы нестабильным.

Примечание для себя: не шутите с константой тонкой структуры, особенно в пьяном виде.
Впечатляющий ответ. Я немного сомневаюсь, что наша биохимия будет устойчива к изменениям. α вообще намного - многие энергетические уровни сместятся, возможно, не на ту сторону баланса - в любом случае отличный ответ, и спасибо за ссылку на статью.
@StephenG: Действительно, мне трудно поверить, что ничто из этого не нарушит циклы Кальвина / Кребса, и если они сломаются, у вас больше не будет биосферы. Конечно, какая-то другая форма жизни, вероятно, все еще была бы возможна, основанная на новой и другой биохимии, но тем временем все вымерло бы.
@StephenG Спасибо - и я должен уточнить, что, похоже, биологически все станет довольно сложно, прежде чем мы доберемся до стадии звездного охлаждения.
Не могли бы вы включить еще две части? Один, где вы смотрите на химию (что может быть самым непосредственным, что мы замечаем), и другой, где вы смотрите на понятие «жизнь» — у меня всегда было впечатление, что это была «любая предполагаемая форма жизни», которой угрожает опасность. изменения в тонкой константе, т. е. что вопросы вращались вокруг «есть ли аккреция материи, есть ли C, есть ли тепло» и меньше «есть ли homo sapiens на планете Земля»
Интересен момент «квантового туннелирования». По-видимому, фотосинтез можно объяснить только с помощью принципов квантового туннелирования. Если это больше не «выполнимо», то фотосинтез, на мой взгляд, немедленно исчезнет со всеми вытекающими последствиями — в первую очередь отсутствием растительной жизни и отсутствием пополнения запасов кислорода.
Что бы мы заметили, если бы постоянная тонкой структуры начала возрастать?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v