Jak wyglądałby świat gdyby prędkość światła byłaby stukrotnie większa?
Jak wyglądałby świat gdyby prędkość światła byłaby stukrotnie większa?
Skończona wartość prędkości światła (oznaczanej przez $c$) jest bardzo istotnym postulatem teorii względności. W życiu codziennym efektów teorii względności nie obserwujemy, gdyż poruszamy się z prędkościami znacznie mniejszymi niż $c$. Gdyby prędkość światła była stukrotnie większa, efekty takie w życiu codziennym także byłyby niezauważalne. Natomiast gdyby prędkość światła była istotnie mniejsza, to dużo łatwiej można by zaobserwować wiele efektów relatywistycznych, takich jak skrócenie długości, dylatacja czasu, składanie prędkości, etc. – w przystępny sposób efekty takie opisane są np. w znanej książce G. Gamowa „Pan Tompkins w krainie czarów”.
Natomiast należy zaznaczyć, że pytanie o wartość prędkości światła nie jest dobrze postawione, gdyż zależy ona od wyboru układu jednostek (np. jej wartość wynosi ok. 300000 km/s, jeśli odległości w przestrzeni i czasie będziemy wyrażać w odpowiednio zdefiniowanych kilometrach oraz sekundach). W fizyce istotne znaczenie mają jedynie bezwymiarowe kombinacje różnych parametrów. Prędkość światła jest ważnym parametrem, który pojawia się w wielu takich kombinacjach. Zatem właściwie postawione pytanie brzmi tak: czy zmiana prędkości światła mogłaby wpłynąć na różne bezwymiarowe parametry istotne w opisie przyrody, i jakie konsekwencje miałyby takie zmiany?
W szczególności, istotnym parametrem w fizyce jest tzw. stała struktury subtelnej $\alpha$, opisująca siłę oddziaływań elektromagnetycznych:
\begin{equation}
\alpha = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{e^2}{\hbar c}\simeq \frac{1}{137}.
\end{equation}
Wartość tej stałej wynosząca ok. 1/137 nie zależy od wyboru jednostek i jest ważnym parametrem w fizyce. Gdyby wartość $c$ była stukrotnie większa, przy założeniu że inne stałe występujące w powyższym równaniu się nie zmieniają, to $\alpha$ byłaby stukrotnie mniejsza. Tymczasem okazuje się, że zmiana stałej $\alpha$ już zaledwie o kilka procent (a nie o ogromny czynnik 100) miałaby bardzo istotne skutki: nawet przy tak małej zmianie $\alpha$ nie mogłaby zachodzić produkcja cięższych pierwiastków w gwiazdach, w szczególności węgla i tlenu. Bez produkcji takich pierwiastków nie mogłaby powstać materia w kosmosie taka, jaką znamy; w szczególności, bez węgla nie mogłoby powstać życie i cała biologia w takiej postaci, jaką znamy.
Jak z powyższego wynika, stała struktury subtelnej $\alpha$ przybiera bardzo szczególną wartość, dzięki której przyroda może mieć taką postać jaką znamy. Podobnie jest z innym bezwymiarowymi parametrami w fizyce – gdyby miały one choć nieznacznie inną wartość, to świat nie mógłby wyglądać tak jak wygląda. Wiele takich parametrów także wyrażonych jest poprzez wartość prędkości światła $c$. Trudno dokładnie opisać efekty wszystkich takich zmian, ale już sama wyżej wspomniana zmiana wartości $\alpha$ spowodowałaby, że my – jako istoty, których życie oparte jest na węglu – pytań takich nie moglibyśmy zadawać…