科學也可以如此靠近

為什麼宇宙就像是被「精心安排」的一樣到處都充滿了「恰到好處」

2月
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2019

2019年2月01日14時 獨品一鳴

獨品一鳴

如果將原子核結合在一起的強大核力只比現在強幾個百分點,像太陽這樣的恆星將在不到一秒的時間內耗盡它們的氫。那樣的話,我們的太陽早就爆炸了,地球上就沒有生命了。如果一種弱核力比現在弱幾個百分點,那麼構成我們世界主要部分的重元素將不復存在。在這兩種情況下都不會產生人類。

如果引力比現在弱,就不可能完全粉碎太陽的原子核,並點燃產生陽光的核反應;如果引力比現在強,太陽將在數十億年前耗盡所有的燃料。我們也不可能出現。

在宇宙中,這樣的例子比比皆是。自然界的許多基本參數似乎對生命的出現「恰到好處」。宇宙似乎是為我們而設計的。

是誰為我們設計的?最簡單的解釋是宇宙是由一個至高無上的生命,一個」上帝「統治的。儘管許多人喜歡這種解釋,但科學家們沒有看到任何證據表明有超自然的實體在精心安排宇宙。

已知的物理定律可以解釋我們所看到的宇宙的存在。當拿破崙問天文學家皮埃爾西蒙拉普拉斯(Pierre Simon拉普拉斯),為什麼他在《天體物理學》(Astrophysics)一書中沒有提到造物主時,他回答說,「我們不需要這樣的假設。」

另一種可能是:我們自身就處在一個由和生命和諧共存的規律所支配的宇宙中。

這很可能意味著我們的存在對於所有可能已經存在的宇宙來說是一個難以置信的幸運,我們有一個支持智能生命的宇宙。但大多數物理學家並不這麼認為。

對「精心安排」最可能的解釋甚至更令人興奮:因為我們的宇宙只是眾多宇宙中的一個,每個宇宙都有不同的物理定律。因為我們發現自己處在一個物理定律適用於生命的宇宙中。

多元宇宙的觀點並非沒有理論支持。弦理論預測至少有數以億計個宇宙,每個宇宙都有不同的物理定律。

另一種可能是沒有解釋。一些人反駁說,所謂「精心安排」的觀點是完全錯誤的。一位直言不諱的批評家是科羅拉多大學的Victor Stenger,《錯誤安排理論》的作者。他的證據涉及「精心安排」理論的一個著名例子:除了氫、氮和鋰,什麼都不可能存在。

我們身體中的所有重元素,包括碳、氮、氧和鐵,也在遙遠的恆星中形成。1952年,宇宙學家弗雷德霍伊爾(Fred

Hoyle)提出,這些元素的存在取決於一個巨大的宇宙巧合。它們形成的關鍵步驟之一是氦過程,在這個過程中,三個氦核合併成一個碳核。對於這個反應,霍伊爾提出,在一個紅巨星的典型溫度下,這個碳原子核的能量必須正好等於三個氦原子核的能量之和。這就是現實。但斯滕格指出,1989年,以色列理工學院(Israel Institute of

Technology)的一組研究人員發現,事實上,碳含量可能存在顯著差異,從而導致了生命所需的重元素。

還有其他與組織良好的辯論有關的問題。一種是利用單個參數(如自然力或亞原子粒子的質量)發現的精心排列的例子,在保持所有其他條件不變的情況下改變其質量。這似乎是不現實的。宇宙理論(唉,我們還不知道)很可能顯示出物理參數之間眾所周知的聯繫。在另一個亞原子中,改變參數的效果很可能通過調整參數來補償。

下一個事實是我們只有一個生命的例子。我們如何確定不同的法則不能導致其他生命系統能夠思考自身的存在?

然而,一個精心安排理論的例子仍然難以否認:宇宙的加速膨脹是由暗能量引起的。

這種差異似乎很偶然。諾貝爾獎得主史蒂文·溫伯格認為,暗物質如果不是那麼弱,就不可能形成星雲,我們也不可能形成星雲。溫伯格勉強接受了這樣的解釋:我們必須生活在一個暗物質能量「剛剛好」的宇宙中。溫伯格承認,「我不明白有那麼多證據表明,任何其他物理常數都是經過精心安排的。」


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