Was würden wir bemerken, wenn die Feinstrukturkonstante zu steigen beginnt?

Was würden wir bemerken, wenn die Feinstrukturkonstante zu steigen beginnt?

Wikipedia sagt:

Wenn sich beispielsweise α um 4 % ändern würde, würde die Sternfusion keinen Kohlenstoff produzieren, so dass Leben auf Kohlenstoffbasis unmöglich wäre. Wenn α größer als 0,1 wäre, wäre Sternfusion unmöglich, und kein Ort im Universum wäre warm genug für Leben, wie wir es kennen.

Wenn also die Feinstrukturkonstante heute ansteigen würde, würden die Sterne bald aufhören, Kohlenstoff zu erzeugen. Aber was würde sonst passieren und wann? Wann würde sich die Leistung der Sonne ändern? Wann würden unsere biologischen Systeme aufgrund veränderter chemischer Reaktionsgeschwindigkeiten versagen? (Mit "wann würde" meine ich nur die Reihenfolge der Ereignisse, nicht wann).

Ich weiß nicht, welche Auswirkungen dies auf biologische/chemische Systeme auf der Erde haben würde, aber "die Sonne hört auf, Kohlenstoff zu verschmelzen" ist sicherlich keine große Sache, da sie jetzt kaum noch Kohlenstoff verschmilzt. OTOH Ich muss mich fragen, was mit nahen Sternen passiert, die in ihrer Entwicklung weiter fortgeschritten sind (und keine Lichtelemente mehr zum Verschmelzen haben). Wenn ein Stern überhaupt keine Materie verschmelzen kann, wird er wahrscheinlich einer Art schneller Umstrukturierung oder Tod unterliegen.
Abgesehen davon, dass es mit der bestehenden Wissenschaft wahrscheinlich nicht zu beantworten ist (zumindest in der Weise, wie es die harte Wissenschaft erfordert), ist es extrem breit. Auch nicht, dass , wenn etwas passieren würde, eine Aussage darüber erforderlich wäre, (mindestens) wie schnell sich der Wert ändern würde und wo - ist es lokal an einem Ort oder universell (was schwer vorstellbar ist).
Die Feinstrukturkonstante ist an Planck-Einheiten gebunden . Einige davon müssen sich also ändern - haben Sie eine Präferenz bezüglich welcher?
@Kevin mehr Supernovae? Obwohl IIRC, wenn ein Stern Kohlenstoff verbrennt, hat er sowieso nicht viel übrig, also vielleicht nicht
In der Regel lautet die Antwort auf „Was passiert, wenn <Grundkonstante> sich zu ändern beginnt“ „Steine ​​fallen, alle sterben“ . Die Konstanten funktionieren nicht in einem Vakuum, und ihre Änderung verstößt gegen das schwache anthropische Prinzip. Wir leben in einem Universum, das zu unserer Lebensform passt, weil die Regeln dieses Universums zu unserer Lebensform passen. Wenn sich die Regeln ändern, wird das Leben, wie wir es kennen, nicht mehr begünstigt.
@StephenG Ich interessiere mich für die Reihenfolge , in der es passieren würde, also spielt es keine Rolle, wie schnell sich der Wert ändern würde. Lassen Sie mich wissen, wenn ich die Frage neu formulieren muss - diese Information steht ganz am Ende.
@Alexander Nein, es macht mir nichts aus, welche anderen 'Konstanten' sich ändern.
@jdunlop Wir wären in Ordnung, wenn sich die Feinstrukturkonstante nur geringfügig ändern würde - ich interessiere mich für die Reihenfolge der Dinge, die schief gehen (z. B. wäre ein Leben nicht mehr möglich, bevor die Fusion fehlschlug? Oder danach ?)
Wenn Sie sich mit der Feinstrukturkonstante herumschlagen, heißt das nicht auch, dass Sie sich mit der Lichtgeschwindigkeit, der Ladungsstärke eines Elektrons und ähnlichen Grundlagen herumschlagen *müssen*/machen?
Angesichts der Tatsache, dass HDE-226868 eine so gute Antwort gibt, ziehe ich meine enge Abstimmung zurück.
Jemand hat dafür gestimmt, diese Frage zu schließen, weil sie "meinungsbasiert" ist. Vielleicht glauben sie, dass der Große Wissenschaftsrat über die Werte physikalischer Konstanten abstimmt. Ich frage mich, ob sie die Art von Leuten sind, die die Bemühungen verschiedener Gesetzgeber und religiöser Körperschaften in der Vergangenheit unterstützen, Pi auch neu zu definieren.

Antworten (1)

Nehmen wir an, wir stehen auf einer normalen Erde in einem normalen Universum, und plötzlich ändert sich die Feinstrukturkonstante. Was würde passieren? Meine Antwort basiert weitgehend auf Adams (2019) . Als Anmerkung zur Notation lasse ich a 0 ≡ 1 / 137 sei der Wert der Feinstrukturkonstante in unserem Universum.

  • Wir brauchen a ≳ 7 × 10 − 5 . Wenn es niedriger wäre, wäre die Coulomb-Barriere ziemlich niedrig und Quantentunneln würde zu einer extrem schnellen Sternfusion führen. Der Sonne würde der Treibstoff ausgehen – allerdings nicht, bevor sie ihre Leuchtkraft erhöht und die Oberflächentemperatur der Erde auf vermutlich unwirtliche Werte erhöht hat.
  • Wir brauchen Protokoll ⁡ a / a 0 ≲ 1.5 . Wenn es höher wäre, würde die elektromagnetische Kraft über die starke Kraft dominieren und Kerne würden plötzlich instabil gegenüber Spaltung; Atome würden auseinanderbrechen. Adams sagt auch (wenn ich das richtig verstehe) dass für a / a 0 ≳ 2 (!), Protonen und Neutronen wären gegenüber dem inversen Beta-Zerfall instabil.
  • Wir brauchen − 2 ≲ Protokoll ⁡ a / a 0 ≲ 2 . Dies ist eine Einschränkung, die sich aus den Gleichungen der Sternstruktur ergibt und zu kompliziert ist, um eine prägnante Antwort zu geben, aber das Wesentliche ist, dass eine Änderung von mehr als zwei Größenordnungen darin besteht a würde zu instabilen Sternen führen. (Dies kommt auch der in der Frage aufgeführten Einschränkung nahe!)
  • Wir brauchen Protokoll ⁡ a / a 0 ≲ 1 . Bei höheren Werten von a , wäre die Oberflächentemperatur eines Sterns zu niedrig, um bewohnbare Planeten zuzulassen (tatsächlich muss die bewohnbare Zone außerhalb des Sterns liegen!).
  • Wir brauchen a ≪ 1 (Adams setzt dies ungefähr gleich mit a ≲ 1 / 3 , dh Protokoll ⁡ a / a 0 ≲ 3.8 ). Dies hat mehrere Gründe, einschließlich, dass Elektronen nichtrelativistisch und Massenmaterie stabil sein müssen.

Ihre Frage postuliert die a erhöht sich. Wir würden Instabilitäten auf atomarer Ebene bemerken, wenn Kerne instabil werden und dann chemische Energieskalen mit nuklearen Energieskalen vergleichbar werden, was zur Spaltung führt. Kurz zuvor hätte die Sonne begonnen, sich abzukühlen, obwohl dies wahrscheinlich einige Zeit dauern würde. Irgendwann würden die Temperaturen auf der Erde sinken, und als wir uns näherten a = 1 , würde die Sonne instabil werden.

Notiz an mich selbst: Schrauben Sie nicht an der konstanten Feinstruktur, besonders wenn Sie betrunken sind.
Beeindruckende Antwort. Ich bezweifle ein wenig, dass unsere Biochemie Veränderungen standhalten würde a überhaupt nicht viel - viele Energieniveaus würden sich vielleicht auf die falsche Seite der Bilanz verschieben - trotzdem eine großartige Antwort und danke für den Link zum Papier.
@StephenG: Tatsächlich fällt es mir schwer zu glauben, dass nichts davon die Calvin/Krebs-Zyklen stören würde, und wenn diese zusammenbrechen, haben Sie effektiv keine Biosphäre mehr. Sicher, eine andere Lebensform wäre wahrscheinlich noch möglich, basierend auf einer neuen und anderen Biochemie, aber in der Zwischenzeit würde alles aussterben.
@StephenG Danke - und ich sollte klarstellen, dass es so aussieht, als würden die Dinge biologisch ziemlich schwierig werden, bevor wir die stellare Abkühlungsphase erreichen.
Könnten Sie zwei weitere Teile hinzufügen? Einen, bei dem man sich die Chemie ansieht (was uns vielleicht am unmittelbarsten auffällt) und einen, bei dem man sich den Begriff „Leben“ ansieht – ich hatte immer den Eindruck, dass es „jede mutmaßliche Lebensform“ war, die gefährdet war Änderungen in der Feinkonstante, dh dass sich die Fragen um 'gibt es Materieansammlung, gibt es C, gibt es Wärme' und weniger um 'gibt es Homo sapiens auf dem Planeten Erde' gedreht haben?
Interessant ist das Bit „Quantentunneln“. Anscheinend lässt sich die Photosynthese nur mit den Prinzipien des Quantentunnelns erklären. Wenn es nicht mehr "machbar" ist, dann wäre die Photosynthese meiner Meinung nach sofort vom Tisch, mit all den Auswirkungen - in erster Linie keine Pflanzen und kein Sauerstoffnachschub.
Was würden wir bemerken, wenn die Feinstrukturkonstante zu steigen beginnt?
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