如果光速下降,你认为会发生什么?
空气中声速与光速之比的增加意味着大气温度的增加...如果在空气中的声速是1%光速,那么高温会导致这个温度下固体、液体、气体都不存在,原子、分子都不存在,所有物质都以等离子体的状态存在。类似于宇宙爆炸之初的场景。其实在BIGBANG的年表中,早期宇宙的最后一个时期叫做“宇宙年表”,和这里的情况很像。
这里我们假设电磁相互作用的特征能量之和的比值是常数,因为它与气体的声速无关。空气中声速与光速之比的减小,实际上意味着热运动的能量与电磁相互作用的能量之比增大。此时热运动占主导,相互作用无法抑制原子运动。所以固体,液体,气体都不存在。
固体中声速与光速之比上升的问题就有趣多了。我们假设这个比例没有上升太多,固体还是可以稳定存在的。固体的声速由固体和原子量之间的原子结合能(键能)决定。根据量纲,可以写成,这里是原子间的结合能。固体中原子的结合能由原子间距决定。原子间相互作用的形式导致原子间距与原子半径之比基本不变,其中为玻尔半径。从这个。可以看出,固体的声速与玻尔半径呈负相关。固体中声速与光速之比的增加意味着玻尔半径的减小...这会带来什么影响?
先说结论。地球上人的高度与山的高度之比会降低。玩过《我的世界》的同学都知道有一个“放大的世界”,这是相反的效果。
现在的正常世界:固体中声速与光速之比上升后的世界:再简单说一下原因。生命起源于海洋,大部分生命也生活在海洋中。生物的大小与水直接相关。(感觉自己跑题了...但我不是。)最典型的生物之一就是水黾,它可以站在水上。这是重力和表面张力竞争的结果。根据量纲分析:水黾的特征尺寸、表面张力系数。山的高度由重力势能和岩石固体的结合能决定。压力太大时,岩石会屈服。根据量纲分析:山的特征尺寸,杨氏模量。由此,你可以得到。可以看出,这两个特征长度的比值随着玻尔半径的减小而减小。如果你觉得上面对生命起源的分析太大,其实还有一个更简单的分析。流体力学中有毛细长度,代表水滴在重力场下的特征尺寸。这也是重力和表面张力竞争的结果。公式看起来和水黾的特征尺寸一样,是量纲分析的必然结果。所以,随着玻尔半径的减小,地球上水滴(雨滴)的大小与山的高度之比会减小。雨滴的大小会直接影响它所能支持的微生物数量,进而按照食物链一层一层的影响生物的大小。事实上,除了大小的影响,各种固体的密度一般都是增加的。固体中原子之间的距离越小,单位体积的原子数就越多,单位体积的质量就越大。限于篇幅,以上分析比较简略。在我的专栏里有一个稍微详细一点的推论。用到的知识仍然只是量纲分析,没有超过高中物理的难度。欢迎戳入人群:
事实上,玻尔半径的变化会直接影响所有与电磁相互作用有关的现象。生活中很多和固体有关的现象会和以前不一样。比如水滴的扩散速度会变快,烤鸡需要的时间会减少。
限于篇幅,这里不再回答这些推演。想了解可以戳我的物理科普专栏:上
从来没写过这么脑洞大的回答。虽然脑洞大,但其实很靠谱。看似不相关的物理量,比如水飞的大小,山的高度,其实都是用同一个原理统一起来的。为什么一个人的高度是珠穆朗玛峰的五分之一?为什么气体中的声速是固体中声速的十分之一?这些问题的答案其实已经被上帝写在光速和普朗克常数这些物理常数里了...