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如果光速變慢,比如變為一米每秒,理論上會對現實產生什麽影響?

2018-01-23知識

你將看到自己和他人瞬間「光解」,然後化成基本粒子,重新組合成新的宇宙。

但這個宇宙甚至連氫元素都無法形成,很快塌縮成各種黑洞。

質能公式的完全形式:

E=\sqrt{p^2c^2+m^2c^4}=\gamma mc^2

但光速降低後,能量(包括靜質素)會大大減少。

那麽光速變慢n倍,粒子多余的能量,將透過粒子相互作用以光子的形式輻射出去。

如果僅考慮粒子靜質素和光子能量,則有:

E=m_{1}c_{1}^2+E_{c}

  • c_{1} 為減速後的光速, c_{1}=c/n , E_{c} 為輻射的光子總能量。
  • 四大相互作用力,都可以透過耦合常數進行描述。耦合常數的數值,常常透過精細結構常數來給出。

    例如,電磁相互作用的精細結構常數: α=e^2/(4πε_{0}cħ)\approx1/137

  • e 為電子電荷, ε_{0} 為真空介電常數, c 為光速, ħ 為約化普朗克常量。
  • 而強相互作用的耦合常數為:α_{s}=g^2/4πhc

  • g 為強荷,在強相互作用裏,與電荷 e 地位相當。
  • 強荷、普朗克常量不變的情況下,光速降低n倍後,強相互作力的耦合常數 α_{s} 提升n倍。強相互作用力,也提升了n倍。

    我們知道宏觀物質的質素,主要都是強相互作用力提供的(誇克的質素不大,膠子的質素為零)。強相互作用力提升n倍之後,原子核的質素也會提升n倍。

    也即 m_{1}=nm , E_{1}=nmc_{1}^2=mc^2/n

    從公式可以得到,雖然原子核靜質素增加了n倍,但等效的能量只有原來的1/n。

    透過光子輻射出去的能量為: E_{c}=mc^2(n-1)/n

    對於我們當前的宇宙,如果光速變慢299792458倍(原回答提及1m/s,為避免綱量等效的情況,故用無綱量的比值),那麽則有99.9999997%的質素以能量的形式輻射了出去。

    雖然光子的碰撞截面很小,但如此大量的光子,碰撞將會大範圍的發生,並生成大量的正反電子。

    粒子之間繼續碰撞,產生更多的基本粒子。

    頃刻之間,幾乎所有物質都發生了「光解」。

    一場全新的宇宙大爆炸由此發生。

    原來留下的0.0000003%質素的物質,在高能、高溫下沖擊下解體成基本粒子。

    所有的物質,將以四大作用力全新的耦合常數開始形成新的物質。

    但由於電磁相互作用力提升了299792458倍,要能量不變:

    則電子與原子核的距離縮短299792458倍,氫原子基態的電子軌域半徑r=0.528×10^-10 m,縮短後約為10^-19m,遠遠低於10^-15m強相互作用力的半徑。

    如此強的作用力,不說分子了,連各類元素都無法形成。

    所有電子也完全會被壓縮排入原子核,轉變成中子。

    整個宇宙,除了極其稀薄的區域,電子越來越少,最終變成中子雲為主的基本粒子雲宇宙。

    緊接著越來越多的高能中子星誕生,稍微大一點的,則直接塌縮成黑洞。

    對於人來說,如果突然進入這個世界。

    除了身體會直接「光解」外,也會塌縮成黑洞。

    如一個人自身質素是70kg,那麽光速減慢299792458倍後,他的質素增加為2.1×10^10kg。

    根據史瓦西半徑公式:

    R=2GM/c^2

    得到他的史瓦西半徑為: 2.8m

    而通常人的身高不會超過2m,無論怎麽樣他都會塌縮成視界半徑為2.8米的黑洞。

    總的來說,從耦合常數的角度來說,光速減慢到一定程度,整個宇宙就一步步崩壞了。

    有觀點認為,其實只需要減少4%的光速,也即光速變成2.878×10^8m/s,整個宇宙就不會再有碳元素。增加10%的光速,氫元素就不會再發生聚變,也即不會再誕生恒星。