精细结构常数和宇宙年龄的关系(精细结构常数物理意义)

导语：宇宙的密码——精细结构常数

物理学中，有很多的常数，如光速、万有引力常数，然而这些常数都是有单位的，而在物理学中，有这么一个神奇的常数，名为精细结构常数，这个常数令得无数科学家为之着迷，其中甚至可能蕴含着宇宙的奥秘。

精细结构常数是一个没有单位的常数，数值大约是一百三十七分之一，它的表达式为：

其中e是电子电荷，ε0 是真空介电常数，h是普朗克常数、c是真空中的光速。也就是说，无论我们对米、千克、秒这些基本单位的定义如何改变，这个常数都是不变的。

这个常数本来表示的是氢原子中电子的运动速度与光速的比值，在后来的研究表明，任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达。这样一来，精细结构常数就具有了全新的含义：它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量，或者说，它就是电磁相互作用的强度。

上世纪科学家分析了多个来自一百多亿光年外的恒星发出的光谱，发现了在一百二十亿年前的精细结构常数比现在的小了十万分之一，科学家们分析了这个常数改变的原因，推测可能是光速发生了变化。

这个变化虽然小，但是带来的后果却是可怕的，众所周知相对论的基本原理便是建立在光速不变的基础上，这就说明，爱因斯坦的相对论可能将要改写。而且精细结构常数的增大会使元素周期表中稳定元素减少，当它大于0.1时，碳原子将不复存在，到那时，所有的生物都将面临彻底的毁灭。

当然，精细结构常数的增长是十分缓慢的，而且趋于恒定，这表明它可能在几百亿年后停止变化。

这个常数的数值为什么偏偏是这个呢？其中又蕴含了多少宇宙的奥秘呢？几乎所有的理论物理学家都为此伤透了脑筋。著名诺贝尔奖得主费曼曾说：“它是物理学中最大的谜之一，一个该死的谜：一个魔数来到我们身边，可是没人能理解它。你也许会说，上帝之手写下了这个数字，而我们不知道他是怎样下的笔”

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