03.04 我们的太阳系如此完美,是什么原因造成的?

扭转科学


简单说,是因为人择原理造成的。

认为太阳系完美,这种观念通常也会认为我们的宇宙是完美的,因为它不仅允许生命诞生,还产生了可以认知宇宙的人类,所以宇宙是完美的,为此许多人写了许多文章论证宇宙的完美,这其中最经典的论证就是涉及我们所生存宇宙的一些关键常数,这些常数只要发生很小一点变化,我们所生存的宇宙就要面目全非,而我们自然也就要灰飞烟灭了,甚至压根没有诞生的机会呢。这段话的另一个意思是,如果我们的宇宙或者太阳系不是如此完美,那么就不会有我们来讨论来赞叹它到底有多完美的可能性,这被简称为人择原理。


让我举个简单的例子了解下物理学常数的些微变化,将如何深刻影响我们的生存吧。

如果冰沉入水底,这世界会变成什么样

图示:冰山的大部分都淹没在水中,但它毕竟是可以浮在水面上的


比如,从现在开始,地球上新生成的冰的密度大于普通的海水的密度。

想一想,这么简单的变化,会影响到什么呢?

图示:解冻时的凌汛可能冲毁大坝造成灾难


如果冰的密度比水重,那就意味着每年冬天生成的冰,将会沉到河底、湖底乃至海底,乍一看这似乎是好事儿,我们再也用不着破冰船了,只要水够深,那么冬天也不会影响到我们的水运了,泰坦尼克号的悲剧再也不会重演了,每年的凌汛危机也不用提防了,因为冰压根不在水面上了,另外冬季也不影响捕鱼了。

图示:北冰洋的虎鲸再也不用发愁寻找呼吸孔了


且慢,除了这些马上能想到的好处之外,你还能想到什么害处吗?

图示:如果冰都沉底了,当然冰钓的乐趣也就没有了

比如,冰如果都沉底的话,那么底栖的生物可能就要倒大霉了,它们赖以生存的环境,现在将被冰块覆盖,这将是一场灭顶之灾,由此可能引发一场连锁的生态危机。

图示:BBC冰冻星球中,由于超低温盐水沉入海底,导致沿途的贝类、海星、螃蟹等被冰冻而亡


但让我们暂时把生态灾难放在一边,比起生态灾难来说,沉入底部的冰块的巨大危害爆发速度可能比生态灾难来得快得多,因为沉入底部的冰块越多,这些冰块安然度过春天、夏天和秋天的机会就越大,当冬天再次来临的时候新的冰块沉积到老的冰块之上,这个循环一旦开始,就意味着冰块会越来越多,而伴随着冰对阳光的反射,地球将会全面降温,这导致更多的冰块生成,这样的循环一旦启动,那么压根要不了多长时间,我们的地球就会变成一个大雪球,而人类文明可能也就将就此终结。

图示:地球历史上曾经陷入过好几次雪球地球危机,每一次这样的危机都是因为火山大爆发才解开封冻,让地球生命重获新生。


你看,就这么一点小小的变化,我们都无法承受。

那为什么冰的密度比水小呢?现在你意识到,这可是一个生死攸关的大问题呢。

这是因为水由2个氢原子和1个氧原子组成的。而氧原子吸引电子的能力比氢原子强,这导致水分子中的氧原子其实带有部分负电荷,而氢原子则带有部分负电荷,虽然水分子整体并不带电,但不妨碍构成它的原子都带有部分电荷,而相邻的两个水分子彼此之间,可以通过这些部分正负电荷产生微弱的吸引力,这个吸引力被化学家们称为氢键。

图示:水分子氧原子间的排斥力和氢键形成是冰的密度小于水的关键原因


当水开始冷却时,它最初像所有液体一样开始收缩体积,当水温降到4摄氏度时,它达到最大密度,当温度进一步降低时,水的密度不再继续增加反倒开始下降,这是因为水分子中带有部分负电荷的氧原子彼此排斥对方的靠近,这阻止了密度的增长,与此同时彼此靠近的水分子之间开始利用氢键形成更加规律的结构,这个结构降低了水的密度,最终让冰的密度低于水,从而让冰块可以漂浮在水面上,而这都和电荷之间的排斥力有关,而这个力的大小是由一个物理学常数库伦常数决定的。

图示:电荷之间的作用力大小由库伦常数决定

图示:真空中的库伦常数值


当前物理学家们测量到的库伦常数的值大约为8.98755178736817×10^9,如果这个常数稍微变小一点点,比如变成8.98755178736816×10^9啥的,那么水分子间的排斥力就会小一些,那么当温度下降时,水分子就可以聚集得更加密集一些,这样当它形成冰块时,就可能形成比液态水密度更大的固体,那么冰块就会沉底了!


当然,库伦常数要是发生变化,那么绝不仅仅是冰块的密度会发生变化这么简单,我在这里做了彻彻底底的简化,真实情况可要复杂得多,事实上这个常数要是变了,整个宇宙都要发生巨大的改变,所有化学规律都要重写,甚至包括恒星的形成与它的寿命长短等等。

如果宇宙只有一个,那么这样完美的宇宙就是不可思议的。

从数学概率论的角度看,如果宇宙只有一个,而它恰好就是完美的,能支持生命诞生并产生出智能生命来,这样的概率大概非常接近零,所以一些人相信宇宙有个设计者,是它精确地调整了一系列基本物理学常数,最终才有了我们这个宇宙,但这种观念并不受所有人欢迎,而且显得在思维上懈怠,这意味着任何问题都交给这位设计者就完事了,我们不必思考任何艰难的问题。


所以,为了解决这个恼人的形而上学问题,一些物理学家提出了各种各样的解决方案,其中的共性都必然涉及到许多宇宙乃至无限多宇宙的概念,只有当宇宙的数量足够多时,那么再微小的概率也能成真。


不过,鉴于我们还没有发现别的宇宙真实存在的线索和证据,因此当前关于宇宙常数为何恰好如此时,更多的是一个哲学问题而不是一个真的的科学问题。不过,思考这样的问题能给我们带来乐趣,不是吗?


裸猿的故事


太阳中的氦将转变成重元素,太阳的体积也将开始不断膨胀,直至将地球吞没。在经过一亿年的红巨星阶段后,太阳将突然坍缩成一颗白矮星--所有恒星存在的最后阶段。再经历几万亿年,它将最终完全冷却,然后慢慢地消失在黑暗里。太阳是距离地球最近的恒星,是太阳系的中心天体。体积是地球的130万倍。在银河系内一千多亿颗恒星中,太阳只是普通的一员,它位于银河系的对称平面附近,距离银河系中心约26000光年,在银道面以北约26光年, 它一方面绕着银心以每秒250公里的速度旋转,另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方向运动。其中心区不停地进行热核反应,所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射


从头aa再来


原创思想,我们的太阳系如此的完美,因为我们是完美的,所以我们的太阳系就有着如此的完美了。因为宇宙是相应性的是结合着智能性的信息性的镜像性的反应性出来的,而就可以抽象性的反推演着宇宙的这个信息性的模拟性出来了,而就认为太阳系的完美性是结合着我们的智能性的信息性反应性了。是因为有着我们的智能性智慧性的存在,而就造成出同步性的智能性的这种完美性的反应性出来了,而我们的太阳系如此的完美性就是这样的原因而造成出来的了。但不知是不是这样的认为,而下面就交给砖家们继续的讨论吧!


踏浪而来37326050


太阳系如此秩序井然,是其各天体的固有原动力和相互间引力构成的,没有别的。


中承明


太阳系真的完美吗?那么恐龙怎么会灭绝?


外星隧道


原始物质旋转、凝聚、分离再凝聚、再调整、再碰撞再调整的过程!

就好像我们搅一盆水使其旋转,假使没有盆沿会怎么样一样,这个过程需要我们去想像!


预知昊海


不知何出此言。不过你觉得美就可以了,欣赏是美德。


向之初


她完美在哪里?什么叫不完美的太阳系?作为太阳系中的一员,你为什么如此偏执?作为一个人,我知道存在更高等级的生命智慧,但是,我永远只追寻自然规律的认识方法,我绝不会用崇拜代替我追寻真理的步伐


爱因斯坦也是民科二


自然造成的,自然从来就没有为什么。


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