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/ PC-SIG: World of Games / PC-SIG World of Games (CDRM1080710) (1993).iso / 1772 / UNIVERSE.HLP < prev    next >
Text File  |  1989-07-29  |  25KB  |  523 lines

  1.   __________________________________
  2.  HELP FILE FOR REQUIREMENT 1
  3.                INFORMATION ON REQUIREMENT 1
  4.    This screen and the next screen will discuss Requirement 1, one of 7
  5. requirements for a biologically favorable universe.
  6.     When two protons collide in the core of the sun, sometimes at the moment
  7. of collision the proton changes into a neutron, and the product of the
  8. collision is a deuteron (a particle consisting of a proton and a neutron bound
  9. together). This quick changing of a proton into a neutron is possible only
  10. because the neutron is only about 1 part in 1000 more massive than the proton.
  11.     One particle can rarely or never change instantly into a second particle if
  12. the second particle has much more mass than the first. So if a neutron
  13. weighed significantly more than a proton, never or virtually never would a
  14. proton change into a neutron. If the neutron mass were much greater than the
  15. proton mass, the collision of two protons in the sun's core would never or
  16. virtually never produce a deuteron. As a result, deuterons would almost never
  17. form in the core of stars like the sun. (Since the average lifetime of a neu-
  18. tron outside a nucleus is only about 15 minutes, there are few free neutrons
  19. in the sun's core; so within stars deuterons rarely form from a collision of a
  20. proton and a neutron.)
  21.     The formation of a deuteron is a crucial first step in the process by
  22. which the sun produces nuclear energy. In our sun a vast number of deuterons
  23. form every second. Scientists suspect that if deuterons rarely or never formed
  24. in the cores of stars like the sun, no star in our galaxy would produce enough
  25. energy to support the evolution of intelligent life on a planet revolving
  26. it. So it seems that if the neutron mass were more than a few percent greater
  27. than the proton mass, the universe would not be biologically favorable. There
  28. is also a reason why the universe would not be biologically favorable if the
  29. mass of the proton was significantly greater than the mass of the neutron.
  30.      A free neutron or a free proton is a proton or neutron that is not part of
  31. a nucleus that consists of more than one proton or neutron. The lifetime of
  32. a free neutron is only about 15 minutes. Whenever it is outside of a nucleus,
  33. a neutron will quickly decay into a proton and an electron. Since they know
  34. that any free neutron will quickly decay into a proton and an electron,
  35. scientists think that if neutrons were less massive than protons it is the free
  36. proton that would decay. According to the physicist Paul Davies, if the neutron
  37. mass were .998 of its actual value, free protons would decay into neutrons, and
  38. there probably would be no atoms at all.
  39.     The nucleus of a hydrogen atom is nothing but a free proton. So if free
  40. protons decayed into neutrons (as they would if neutrons were very slightly
  41. less massive), hydrogen would not exist. According to the physicist Heinz R.
  42. Pagels, a mass change of less than 1 percent would make protons heavier than
  43. neutrons, and would cause hydrogen to be nonexistent because of the decay
  44. of protons into neutrons. An equivalent statement has been made by the
  45. astronomer Fred Hoyle. Intelligent life could not exist in a universe
  46. without hydrogen (which is one of the components of water).
  47.     So a universe cannot be biologically favorable unless its protons and
  48. neutrons have almost exactly the same mass. In this program this requirement
  49. is referred to as Requirement 1.
  50. END OF HELP FILE FOR REQUIREMENT 1
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
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  58.  
  59.  
  60.  
  61.  
  62.  
  63.  
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  65.  
  66.  
  67.  
  68.  
  69.  
  70.  
  71.  
  72.  
  73.  
  74.                        HELP FILE FOR REQUIREMENT 2
  75.                INFORMATION ON REQUIREMENT 2
  76.     This screen and the next screen will give information on Requirement
  77. 2, one of the requirements for a biologically favorable universe.
  78.    Test have proven that the proton charge and the electron charge differ by
  79. less than 1 part in 1,000,000,000,000,000. We know that the proton charge and
  80. the electron charge differ by less than .00000000000000000000000000000001
  81. coulomb.
  82.    An object is electrically neutral if the amount of positive charge in
  83. it is precisely equal to the amount of negative charge in it. Because
  84. the charge of the electron has the same magnitude as the charge of
  85. the proton, atoms tend to be electrically neutral. In other words, in
  86. a typical atom the total amount of negative charge is equal to the
  87. total amount of positive charge. But if the proton charge did not have the
  88. same magnitude as the electron charge, atoms would not be electrically
  89. neutral. In such a case almost all atoms would have either a net positive
  90. charge or a net negative charge. If the proton charge were larger than
  91. the electron charge, almost all atoms would have a net positive charge. If
  92. the electron charge were larger than the proton charge, almost all atoms
  93. would have a net negative charge.
  94.     It is a fundamental law of nature that any two particles with
  95. like charges repel each other. If the proton charge did not
  96. have the same magnitude as the electron charge, there would be a
  97. force of repulsion between almost all atoms.
  98.      According to the scientist George Greenstein, if the proton
  99. charge differed from the electron charge by only one part in a billion,
  100. there would be a force of repulsion between atoms that would cause
  101. all small objects such as stones or bodies to burst apart. According
  102. to Greenstein, if there was a difference of even 1 part in a quintillion
  103. (1 part in 1,000,000,000,000,000,000) between the proton charge and
  104. the electron charge, very large bodies such as the earth could not
  105. hold together; the repelling force between atoms would cause such
  106. bodies to burst apart.
  107.    By using the elementary scientific law called Coulomb's law, anyone
  108. can quickly calculate the force of repulsion that would exist on a planet-
  109. sized body if there was a difference of even
  110. .0000000000000000000000000000000001 coulomb between the charge of the
  111. electron and the charge of the proton. Calculations with this law
  112. show that if such a difference existed (a difference of less than 1
  113. quadrillionth of an electron's charge), there would be an incredibly
  114. vast force of repulsion acting on any body the size of the earth. Such a
  115. force would prevent the stable existence of any body as large as
  116. a planet.
  117.    Consequently, it seems that a universe cannot be biologically favorable
  118. unless within that universe the magnitude of the proton charge is
  119. equal to the magnitude of the electron charge. This requirement is
  120. referred to in this program as Requirement 2.
  121.  END OF HELP FILE FOR REQUIREMENT 2
  122.  
  123.  
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  139.  
  140.  
  141.  
  142.  
  143.  
  144.  
  145.                   HELP FILE FOR REQUIREMENT 3
  146.                    INFORMATION ON REQUIREMENT 3
  147.     This screen and the next two screens will discuss Requirement 3, one
  148. of the requirements for a biologically favorable universe.
  149.     During the first few minutes after the expansion of the universe
  150. began, roughly 25 percent of the universe's hydrogen was converted
  151. into helium.  All of the universe's hydrogen would have been
  152. converted to helium if the strong nuclear force  were strong enough
  153. to cause two protons to form a single helium nucleus lacking a
  154. neutron (such a nucleus is called a diproton). But the strong nuclear
  155. force is not quite strong enough to do this. The strong nuclear force
  156. has only about 97 percent of the strength it would need to form
  157. diprotons. Many scientists (such as B. J. Carr and M. J. Rees) have
  158. said that if the strong nuclear force had been a few percent stronger
  159. during the universe's early history, essentially all of the universe's
  160. hydrogen would have been converted into helium shortly after the Big
  161. Bang.
  162.    If hydrogen did not exist, there would be no water, since
  163. water is composed of hydrogen and oxygen. Scientists generally think
  164. that life could not exist without water. If hydrogen did not exist,
  165. there would not be any long-lived, brightly burning stars like the
  166. sun. There would only be relatively short-lived stars made of helium.
  167.     Suppose that the strong force were more than 5 percent stronger,
  168. and that a large amount of hydrogen had somehow survived from the
  169. time of the early universe. According to Freeman Dyson and other
  170. scientists, if the strong nuclear force were more than a few percent
  171. stronger, particles called diprotons would form in the sun's core, and
  172. consequently thermonuclear reactions in the sun would be something
  173. like a million trillion times more efficient. Dyson and other scientists
  174. say that if diprotons tended to form in the cores of stars, all stars
  175. would use up their thermonuclear fuel in a relatively short time, and
  176. no star would shine brightly for a period long enough to allow the
  177. evolution of intelligent life on any planet. According to the astrono-
  178. mer Nigel Henbest, if the strong nuclear force were more than 3
  179. percent stronger, stars would spontaneously explode as soon as they
  180. formed.
  181.      Suppose, on the other hand, that the strong nuclear force had
  182. always had a strength less than a hundredth of its actual strength.
  183. Protons all have a positive electric charge, and there is an electrical
  184. repelling force between any two nearby particles with a positive
  185. charge. The strong nuclear force keeps protons bound together
  186. in the core of the nucleus. But
  187. if the strong nuclear force had a strength less than a hundredth
  188. of its actual strength, protons would not stay bound together in the
  189. cores of atoms, and there would be no atoms with more than one
  190. proton in the nucleus. In such a case there would be no element
  191. other than hydrogen.
  192.     What if the strong nuclear force were only a third as strong as it
  193. actually is? In such a case there might exist a few elements heavier
  194. than hydrogen, but almost all elements would be unstable. Carbon
  195. and oxygen, if they existed, would not be stable elements. They would
  196. be unstable elements with relatively short lifetimes. Planets, if any
  197. existed, would be continually bathed by an intense radioactivity caused
  198. by the radioactive decay of unstable elements.
  199.     Actually, intelligent life probably would not exist in our galaxy if
  200. the strong nuclear force had always been more than a few percent
  201. weaker. The physicist Paul Davies has said that if the strong force
  202. were about 5 percent weaker, the deuteron could not exist. A
  203. deuteron is a nucleus consisting of a proton and a neutron bound
  204. together by the strong force. Deuterons play a crucial role in the
  205. processes that produce energy for the sun.
  206.     A star like the sun gets most of its energy from a series of
  207. thermonuclear reactions that begins with the formation of a deuteron.
  208. If the deuteron could not exist, stars probably would not be able to
  209. produce large amounts of energy through thermonuclear reactions.
  210. If the deuteron could not exist, there probably would not have been
  211. any star that shined brightly for long enough to allow the evolution
  212. of intelligent life anywhere in our galaxy.
  213.    So it seems that a universe can only be biologically favorable if it
  214. has a strong force that is neither much stronger nor much weaker
  215. than the strong force in our universe. This requirement is referred to
  216. in this program as Requirement 3.
  217.  END OF HELP FILE FOR REQUIREMENT 3
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  
  229.  
  230.  
  231.  
  232.  
  233.  
  234.  
  235.  
  236.  
  237.  
  238.  
  239.  
  240.                          HELP FILE FOR REQUIREMENT 4
  241.                        INFORMATION ON REQUIREMENT 4
  242.     This screen and the next screen will discuss Requirement 4, one
  243. of the requirements for a biologically favorable universe.
  244.    For purposes of convenience, the term `the epsilon constant' can be
  245. used to mean the fine structure constant to the twelfth power multiplied
  246. by the electron/proton mass ratio to the fourth power. In our universe
  247. the epsilon constant has a value of 2.0e-39, and an important parameter
  248. called the gravitational fine structure constant has a value of 5.9e-39.
  249. For reasons that are too technical to be explained here, scientists say
  250. that if the gravitational fine structure constant was much larger or much
  251. smaller than the epsilon constant, all stars would be either blue giant
  252. stars or red dwarf stars.
  253.    In an article in the journal Nature, the scientists B.J. Carr and M.J.
  254. Rees said that if the gravitational fine structure constant were "slightly
  255. larger, all stars would be blue giants; if it were slightly smaller, all
  256. stars would be red dwarfs."
  257.     Clearly a universe would not be biologically favorable if it had only
  258. red dwarf stars or only blue giant stars. Blue giant stars only have a
  259. lifetime of less than 150 million years. It took more than three billion
  260. years for earthly life to evolve from the simplest stage to the stage of
  261. advanced mammals. So if all stars were blue giants, there would not
  262. be sufficient time for life to evolve on any planet. The highest forms
  263. of life can only evolve on a planet if that planet revolves around a star
  264. with a lifetime at least several times longer than the maximum
  265. lifetime of a blue giant star.
  266.     Red dwarf stars have very long lifetimes. But these stars shine
  267. dimly, with a luminosity that is only a tiny fraction of the sun's
  268. luminosity. A planet could only get sufficient heat from a red dwarf
  269. star if the planet was very close to the star. According to scientists
  270. such as Isaac Asimov, any planet that close to a red dwarf star would
  271. be subjected to tremendous gravitational forces coming from the star.
  272. These forces (called tidal forces) would prevent the planet from
  273. rotating. As a result, one side of the planet would be far too hot, and
  274. the other side would be far too cold. The resulting· drastic differen-
  275. ces in temperature would cause the planet to lose its atmosphere.
  276.     As George Gale puts it in Scientific American, "Neither a blue
  277. giant nor a red dwarf can support life; the blue giant dies too soon,
  278. and the red dwarf radiates too weakly."
  279.     So it is right to say that a universe can only  be biologically  
  280. favorable if it has a gravitational fine structure constant that is not
  281. many times larger or smaller than the epsilon constant. In this program
  282. this requirement is referred to as Requirement 4.
  283.  END OF HELP FILE FOR REQUIREMENT 4
  284.  
  285.  
  286.  
  287.  
  288.  
  289.  
  290.  
  291.  
  292.  
  293.  
  294.  
  295.  
  296.  
  297.  
  298.  
  299.  
  300.  
  301.  
  302.  
  303.  
  304.  
  305.                 HELP FILE FOR REQUIREMENT 5
  306.               INFORMATION ON REQUIREMENT 5
  307.      This screen and the next screen will discuss Requirement 5, one
  308. of 5 requirements for a biologically favorable universe.
  309.    The primordial expansion velocity is the speed at which the universe
  310. expanded at the time of the Big Bang, when the universe began to
  311. expand from an incredibly small volume. The primordial escape
  312. velocity is the minimum speed at which the universe had to expand
  313. in order to escape the inward pull of the universe's gravity, which
  314. resisted the universe's expansion.
  315.     Scientists say that the primordial expansion velocity was precisely
  316. equal to the primordial escape velocity. In other words, at the time
  317. of the Big Bang the universe began to expand at just the minimum
  318. rate necessary for the universe to overcome its gravity, and keep
  319. expanding indefinitely.
  320.     Scientists say that if the primordial expansion velocity had been
  321. even 1 part in a million greater than the primordial escape velocity,
  322. the universe would have expanded so rapidly that no galaxies would
  323. have formed in it. In such a case there would have been no stars like
  324. the sun, and the universe would have been lifeless. Scientists say that
  325. if the primordial expansion velocity had been even 1 part in a million
  326. smaller than the primordial escape velocity, the universe's matter
  327. would have formed into black holes rather than galaxies. In such a
  328. case there would have been no stars like the sun, and the universe
  329. would have been lifeless.
  330.     So it right to conclude that a universe will not be biologically
  331. favorable without an equality between the primordial expansion velocity
  332. and the primordial escape velocity. This requirement is referred to in
  333. this program as Requirement 5.
  334.  END OF HELP FILE FOR REQUIREMENT 5
  335.  
  336.  
  337.  
  338.  
  339.  
  340.  
  341.  
  342.  
  343.  
  344.  
  345.  
  346.  
  347.  
  348.  
  349.  
  350.  
  351.  
  352.  
  353.  
  354.  
  355.               HELP FILE FOR REQUIREMENT 6
  356.                 INFORMATION ON REQUIREMENT 6
  357.     This screen and the next screen will give information on Require-
  358. ment 6, one of the requirements for a biologically favorable universe.
  359.   The universe is expanding. Its expansion is inhibited by the inward
  360. force of gravity generated by the galaxies, just as the rise of a rocket
  361. toward space is inhibited by the gravity of the earth. Gravity inhibits
  362. the expansion of the universe, and the force of gravity decreases as
  363. the distance grows between astronomical bodies. But imagine a
  364. cosmic force with the opposite characteristics: a force that increases
  365. with distance, and causes the universe to expand more rapidly.
  366. Scientists call such a force the cosmological constant.
  367.     The value of the cosmological constant can be stated in terms such
  368. as "less than .0000000000000000000000000000000001 per square meter."
  369. Physicists are puzzled by why the cosmological constant
  370. does not have a value more than 1,000,000,000,000,000,000,000,000
  371. times larger than the value it has in our universe.
  372.     What would the effect be if our universe had a significant
  373. cosmological constant? According to Larry Abbot's article in
  374. Scientific American, if the cosmological constant had a value of
  375. .0001 per square meter, a distortion of spacetime would occur over any
  376. distance of more than a few kilometers. As a result, if anyone traveled
  377. more than a few kilometers, he would not even be able to return
  378. to his place of origin. Accordingly, we can safely assume that life
  379. could not evolve in a solar system if the cosmological constant had a
  380. value of more than .0000000001 per square meter. If the cosmological
  381. constant had such a value, there would be a distortion of spacetime
  382. over any distance of 10 billion meters, which is roughly a
  383. tenth of the distance from the earth to the sun. Because of such a
  384. distortion, planets would not even be able to have suitable orbits
  385. around stars.
  386.     A cosmological constant can be negative or positive. A positive
  387. cosmological constant would cause the universe to expand at a rate
  388. much faster than our universe is expanding. A negative cosmological
  389. constant would act as a force inhibiting or preventing the expansion
  390. of the universe.
  391.     Scientists say that the universe would not have many stars if it had
  392. originally expanded at a rate much different from its actual rate of
  393. expansion. Scientists say that galaxies would not have formed if the
  394. universe had expanded at a rate much faster than it did expand.
  395. Conversely, scientists think that if the universe's expansion rate had
  396. been slightly slower, the universe's matter would have formed into
  397. black holes rather than galaxies.
  398.     So if the universe had a significant cosmological constant that was
  399. positive, it would expand too fastly for galaxies to form in it. If the
  400. universe had a significant cosmological constant that was negative, it
  401. would expand too slowly for galaxies to form.
  402.     According to the scientist Paul Davies, if the universe had a
  403. positive cosmological constant that was several powers of ten greater
  404. than .00000000000000000000000000000000000000000000001 per square meter,
  405. the expansion of the universe would be explosive,
  406. and it is doubtful if galaxies ever could ever have formed. On the
  407. other hand, if the cosmological constant were negative, the expansion
  408. of the universe would be replaced by a catastrophic collapse of the
  409. universe.
  410.     So it seems that a universe cannot be biologically favorable
  411. unless it has a cosmological constant extremely close to zero. In this
  412. program this requirement is called Requirement 6.
  413. END OF HELP FILE FOR REQUIREMENT 6
  414.  
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  439.  
  440. HELP FILE FOR REQUIREMENT 7
  441.                    INFORMATION ON REQUIREMENT 7
  442.     This screen and the next two screens will discuss Requirement 7,
  443. one of the 7 requirements for a biologically favorable universe.
  444.    When the universe was about 100 seconds old, about 25 percent of
  445. its hydrogen was converted into helium. According to a scientific
  446. paper by B. J. Carr and M. J. Rees in the journal Nature, if the
  447. weak nuclear force had been slightly smaller in the early universe, 100
  448. percent of the universe's hydrogen would have been converted to
  449. helium, and life probably could not exist. (Without hydrogen there
  450. would be neither water nor proteins nor stars like the sun.)
  451.    Two types of thermonuclear reactions are vitally
  452. important to the production of energy by the sun. First,
  453. when two protons collide the product is often a deuteron (consisting
  454. of a proton and a neutron bound together), a positron, and a
  455. neutrino. Second, when a deuteron collides with a proton the product
  456. is often a light helium nucleus and an emission of energy.
  457.   The second of these reactions can only occur if the first of these
  458. reactions has occurred, and it is the weak nuclear force that enables
  459. the first of these reactions to occur. When two protons collide, the
  460. weak nuclear force changes one of the protons into a neutron. This
  461. allows the deuteron to form. However, the weak nuclear force only
  462. helps to produce a deuteron in a small fraction of the times when two
  463. protons collide in the sun's core. Because the weak nuclear force is
  464. only a tiny fraction as strong as the strong nuclear force, ther-
  465. monuclear reactions in the sun's core occur at a favorable rate.
  466.     If the weak nuclear force were a relatively small number of times
  467. weaker, energy-producing thermonuclear reactions would occur so
  468. infrequently that stars like the sun would not exist. There would be
  469. only dim stars that would not provide enough energy to support the
  470. evolution of intelligent life on rotating planets revolving around them.
  471. On the other hand, scientists know that stars use up the hydrogen in
  472. their cores relatively quickly if their rate of energy production is vastly
  473. higher than the sun's rate of energy production; such stars have
  474. lifetimes of less than 100 million years. If the weak nuclear force were
  475. a relatively small number of times stronger, thermonuclear reactions
  476. would occur at such a high rate that all stars would use up their
  477. thermonuclear fuel relatively quickly, and no star would shine brightly
  478. for more than 100 million years. For intelligent life to evolve on a
  479. planet, the planet must revolve around a star that shines brightly for
  480. much longer than 100 million years. (It took more than three billion
  481. years of biological evolution before intelligent life appeared on this
  482. planet.)  The physicist Freeman Dyson has said that any form of life
  483. dependent on sunlike stars would "be in difficulties" if the weak
  484. nuclear force were much stronger or much weaker.
  485.     The weak nuclear force also plays an important role in super-
  486. nova explosions. A supernova explosion is what occurs when a dying
  487. star blows up, shooting its matter into space in an awesome blast.
  488. Although they may sound like undesirable phenomena, scientists
  489. believe that life would not exist in the universe if there had been no
  490. supernova explosions.
  491.      These explosions of stars are of crucial importance.
  492. After the Big Bang, the universe had essentially no elements other
  493. than hydrogen, helium, and lithium. All elements other than hydrogen
  494. and helium are called heavy elements. All the important heavy
  495. elements such as carbon and oxygen originated within stars, and now
  496. exist outside of stars only because of supernova explosions. These
  497. explosions of stars shoot the heavy elements into the large clouds of
  498. gas and dust that drift between stars. Solar systems form from these
  499. clouds of gas and dust. Astronomers believe that if supernova
  500. explosions had never occurred, there would never have been any
  501. planets like the earth or any living things. If there had been no
  502. supernova explosions, all of the important heavy elements would exist
  503. only inside of stars.
  504.     Scientists say that supernova_explosions are caused by
  505. neutrinos emerging from the core of a dying star. Scientists say that
  506. if the weak nuclear force were a relatively small number of times
  507. weaker, when neutrinos shot out from the collapsing core of a dying
  508. star the neutrinos would pass through the outer layers of the star
  509. without blasting these layers into space. Scientists also say that if the
  510. weak nuclear force were a relatively small number of times stronger,
  511. these neutrinos would not reach the outer layers of the star in time
  512. to stop the entire star from undergoing a gravitational collapse. In
  513. either of these cases supernova explosions would not occur. The
  514. astronomer Nigel Henbest has said that if the weak nuclear force
  515. were ten times weaker or ten times stronger, supernova explosions
  516. would not occur. Scientist say that if supernova explosions had
  517. not occurred, all the heavy elements needed for life would exist only
  518. inside stars.
  519.    So it seems a universe can only be biologically favorable if it has a
  520. weak force that is neither too strong nor too weak. In this program
  521. this requirement is referred to as Requirement 7.
  522.  END OF HELP FILE FOR REQUIREMENT 7
  523.