《人類宇宙》中說到人類宇宙的誕生是多么的不可思議，需要多么多的巧合在一起。并說到：如果我是神，我讓光速慢一點點，那就不會有碳元素。讓光速快一點點，就不會有氧元素。

這到底是為什么呢？

要了解這個問題，涉及到兩方面知識：一是化學元素的起源是什么？二是光速如何影響元素內部相互作用？

化學元素的起源是什么？

宇宙的時間和空間都來源于137億年前的大爆炸。最初，宇宙中充滿了光和夸克，隨后，夸克組成了質子和中子。

大約3分鐘之后，這些質子中子冷卻之后組成了原子核。這個過程稱為核合成。氫、氦、鋰、鈹?shù)仍乇淮罅亢铣闪?/strong>。而直到今天，宇宙中90%的物質仍然是氫核。但這時宇宙仍然太熱，這些原子核無法吸引電子而形成原子。要形成原子，還要等待30萬年之后。

到那時候，宇宙冷卻到可以形成原子。從宇宙微波背景輻射中，我們仍能看到這些早期原子的信號。

前面四種元素是最早期形成的，而其他元素的形成涉及到核聚變過程。

所有質子都是帶正電的，因此相互排斥。要讓它們緊密地形成原子核，需要另外一種力來讓它們相互吸引。這種力叫做強力。質子相互碰撞，最終強力大于電磁斥力而使它們束縛在一起形成原子核。這個過程就叫做核聚變。

大爆炸之后的原子通過引力相互吸引，并聚集成大的云狀物。云內部的壓力把它自身加熱到幾百萬度的溫度，從而導致氫聚變?yōu)楹?#xff0c;從而形成了恒星。核聚變先從內部開始，然后發(fā)展到外部。這個過程使恒星膨脹，進而冷卻，最終把它變?yōu)榧t巨星。

一旦內核的氫在聚變過程消耗完，氦開始聚變?yōu)樘肌⒌⒀酢?/strong>

這個聚變過程，小質量（小于8倍太陽質量）的恒星演化成白矮星。白矮星主要由碳、氧組成，并且密度極大。

大于8倍太陽質量的恒星（稱為超巨星），它的引力足夠強，聚變得到碳原子，隨后再聚變得到氖、氧、鎂原子。然后，氧聚變?yōu)榱颉⒐琛⒘缀玩V。硅繼續(xù)聚變出重元素，一直到鐵元素。

但是，這個過程不能產生比鐵元素更重的元素，因為前面的聚變過程都是釋放能量，可以促使聚變繼續(xù)發(fā)生，而產生更重的元素需要吸收能量，使得強力釋放的能量不足以克服電磁斥力。

超巨星的終點是超新星，最重的元素是在超新星中產生的。超新星的內核被鐵元素充滿，它的壓力和溫度不斷升高。內核釋放出大量伽馬射線，促使電子質子融合為中子，同時釋放大量能量和中微子。這個過程會導致大量包含中微子的沖擊波，比鐵重的元素一直到鈾元素，都是這個過程產生的。

總結一下，最輕的四種元素在大爆炸之后就產生，鎂以及之前的元素在紅巨星中產生，鐵以及之前的元素在超巨星中產生，從鐵到鈾元素在超新星中產生。

星云、塵埃、星球中的原子相互碰撞，大量化學反應不斷發(fā)生。這些反應最終產生了生命，從而產生了我們人類。

光速如何影響元素內部相互作用？

這里實際上假設了，光速在物理中不是一個基本常數(shù)。如果它可以改變，影響的是電磁相互作用，物理學中描述電磁相互作用的是精細結構常數(shù) α 。

前面我們看到，要合成元素，需要強力克服電磁力，從而使質子束縛在原子核內，描述強力的是強相互作用耦合常數(shù) 。

α和需要滿足一定的關系，像碳這一系列元素才是穩(wěn)定的,電磁力如果變化，實際上就影響了元素的合成。

具體精細結構常數(shù)改變多少，會影響元素的合成。我可以給你一篇文獻，其中有具體的數(shù)學計算。文中講到的是的影響。類似的，僅改變α 也會產生類似的影響。

我把結論描述如下：

如果增加 4%， 星球的聚變就無法產生碳，基于碳元素的生命就更無法出現(xiàn)了。如果減小10%，核聚變都無法發(fā)生，基于核聚變的一系列天體物理過程也無法發(fā)生了。

文獻參見：Cosmology, Life, and the Anthropic Principle

不過，在物理學中光速一般被看做基本常數(shù)。任何一個基本常數(shù)的改變，都會改變一系列其他物理常數(shù)。那些現(xiàn)實世界肯定和我們現(xiàn)在看到的完全不一樣。

補充：有人問，鈾之后的元素為什么產生不了？

它們實際上是在超新星中產生了，但是因為比鈾重的元素都是不穩(wěn)定的，都會衰變?yōu)楦p的元素。所以自然界發(fā)現(xiàn)的元素都是鈾以及比鈾輕的元素。鈾雖然也是不穩(wěn)定的，但是它的半衰期幾乎和地球壽命一樣，所以地球上還是有鈾元素存在的。

其他所有比鈾更重的元素，都是人類在實驗室合成的。早期合成一個新的元素，就可以得到一個諾貝爾獎。后來發(fā)現(xiàn)重元素越來越多，大家就覺得不稀奇了。

還有，镎和钚在自然界被發(fā)現(xiàn)了。確實是這樣，人工合作這些元素之后，人們在鈾巖中也發(fā)現(xiàn)了有這兩種元素存在。除了這兩個元素，目前其他比鈾重的元素都要在實驗室合成。

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