Si alguna de las constantes físicas fundamentales fuera ligeramente diferente, ¿seguiría siendo posible la vida?

Answer 1

Creo que mucha gente subestima la importancia histórica del agua como fluido de ingeniería.

La revolución industrial fue impulsada por motores de vapor mejorados que, por primera vez en la historia humana, proporcionaron energía barata y confiable durante períodos prolongados. Esto permitió la producción en masa de las necesidades diarias, desde ropa hasta cubiertos, reduciendo su costo por unidad y conduciendo a un mejor nivel de vida. A su vez, esto llevó a la acumulación de capital, los fondos necesarios para la investigación y el desarrollo y, a comienzos del siglo XX, la invención del automóvil y el avión afectaron profundamente el curso de la civilización humana.

Sin embargo, el hecho de que las eficiencias térmicas relativas de las máquinas de vapor sobre otras formas anteriores de fuerza motriz fueran considerablemente más altas, se debió principalmente a la enorme capacidad de calor del agua .

La capacidad calorífica de cualquier sustancia se define formalmente como la cantidad de calor requerida para elevar la temperatura de esa sustancia en un grado. Esto significa que los fluidos con mayor capacidad calorífica pueden almacenar más energía para un aumento dado de la temperatura. Resulta que a 4.18 KJ / KgC, el agua tiene la capacidad de calor más alta de cualquier fluido disponible. Esto significa que el vapor contiene una enorme cantidad de energía en relación con su volumen, que luego podría ser aprovechada como fuerza motriz. Este hecho, junto con la abundancia de agua en la tierra y el hecho de que no es tóxico, fue directamente responsable del desarrollo de las primeras máquinas de vapor.

Y no se detuvo ahí. El agua fue responsable de la disponibilidad y la adopción generalizada de energía eléctrica barata que impulsó la segunda era industrial de la humanidad a principios del siglo XX. La mayor parte de la electricidad que se generó en ese momento provino de las antiguas centrales eléctricas de carbón y gas. El fluido de trabajo que impulsa los generadores en ellos era (y en la mayoría de los casos todavía lo es) vapor, principalmente debido a la enorme cantidad de energía que contiene para un volumen dado.

El uso civil de la fisión nuclear para generar energía barata y limpia de manera depurable también depende en gran medida del agua como refrigerante y fluido de trabajo en la actualidad. De hecho, si no hubiera sido por los simples datos de la fácil disponibilidad y la enorme capacidad de calor del agua, podría haber Ha sido difícil escalar las plantas de energía de nuclea lo suficiente para proporcionar energía barata.

Por lo tanto, un mundo donde el agua tuviera una capacidad de calor significativamente menor sería muy diferente. El curso de la historia humana sin duda se habría alterado y, de hecho, se podría argumentar que este sitio web y toda la infraestructura necesaria que me permite escribir estas palabras en una pantalla LED brillante podría no haber existido hoy.

Answer 2

En resumen, depende de cómo cambien las cosas, pero permítame establecer un principio general: solo importan las constantes sin dimensiones . Todo lo demás es atendido por escalado. (En otras palabras, si doblas la velocidad de la luz, eso hará que el universo sea dos veces más grande al mismo tiempo, pero también hará que los “metros” medidos en humanos sean dos veces más grandes, por lo que todo es el mismo número de “metros”.) Por lo tanto, los tamaños relativos son lo que tendría que cuantificar, no los tamaños absolutos. [Relevante para su pregunta, entonces, sería reducir a la mitad la constante de estructura fina, el parámetro sin unidad que representa la fuerza de la fuerza EM].

Dicho esto: la respuesta es “no podemos cuantificar perfectamente, pero a veces”. Déjame darte un ejemplo. Considere las masas del neutrón, el protón y el helio. Tal como está, el neutrón es más pesado que el protón (por suficiente), por lo que los neutrones libres se descomponen en protones. Sin embargo, el helio es más liviano que los protones y electrones en los que se convertiría. Por lo tanto, obtenemos un universo como el que tenemos: los protones son estables, y también lo es el helio.

Ahora: si el neutrón fuera un poco más pesado, entonces el helio no sería estable (ni otros núcleos atómicos, excepto el hidrógeno). Esto significaría que obtendríamos un universo con solo hidrógeno, y sin química interesante, lo que podríamos entender para indicar que no hay vida. A la inversa, si el neutrón era (suficientemente) más ligero que el protón, entonces los protones se descomponen en neutrones, y obtenemos un trato similar: todos neutrones, por lo que no hay química y, por lo tanto, no hay vida.

Se han creado otros argumentos para otros parámetros: si desea buscar en la literatura de física, busque “argumentos de ajuste fino”. Por supuesto, estas no son predicciones de la vida en sí mismas, solo de ciertas cosas que consideramos requisitos previos para la vida. , como la química, pero puedes ver por qué las personas discuten de esta manera.

Advertencia técnica: esto realmente está diciendo algo más como “supongamos que sabíamos que la vida era posible en nuestro modelo efectivo , que aún puede faltar algunos detalles, * ninguno de los cuales creemos que es relevante. ** ¿Qué podemos decir sobre el cambio de parámetros en nuestra ¿Modelo efectivo? ”Dado que nuestro modelo efectivo tiene un rango de parámetros, podemos hacer esto incluso si el universo fuera“ específicamente especificado ”, porque el modelo para la física efectiva no es (necesariamente), al verificar si damos por sentado que algo se equivocó dramáticamente. [Esto debería al menos abordar un poco las preocupaciones planteadas por otras respuestas.]

* De hecho, sabemos que faltan algunos detalles, como las masas de neutrinos.

** Al menos, más allá de algún punto en el universo temprano, que podemos considerar nuestra condición inicial, por ejemplo, después de la bariogénesis.

Answer 3

Si alguna de las constantes físicas fundamentales fuera ligeramente diferente, ¿seguiría siendo posible la vida?

Esta pregunta presupone que las diversas constantes físicas fundamentales en realidad podrían ser diferentes de lo que son actualmente. Sabemos cuáles son las distintas constantes, pero hasta donde sé, no tenemos motivos para sospechar que posiblemente sean diferentes. De modo que es una pregunta sin sentido preguntar cómo sería el universo si, de hecho, fueran diferentes.

Esta pregunta surge a menudo en el contexto del llamado argumento del “universo afinado sintonizado”, que analizo con cierta profundidad aquí:

Una respuesta al argumento del “Universo afinado” por Barry Goldberg sobre Ensayos sobre el ateísmo

Pero antes de que te metas en todas las probabilidades de que cada constante sea “ajustada” al grado exacto para permitir la vida tal como la conocemos en al menos nuestro pequeño rincón del universo, primero debes demostrar que estas constantes podrían tener cualquier otra valores y que hay alguna manera de que sean “ajustados” de alguna manera.

Answer 4

No hay una constante física que sepamos con precisión. Siempre los medimos con barras de error (ver imagen abajo).

Por lo tanto, hay una cierta libertad para todas las constantes que no se pueden medir en absoluto (por lo que sabemos, no hay obstáculos para la vida).

Calcular si la vida puede existir es difícil. Por lo tanto, debido a nuestra ignorancia, la demanda de vida implica rangos que son más amplios de lo que medimos.