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文章作者:管理一号 | 2019-10-31
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假设没有人类存在,宇宙还会不会是明天这个模样?

固然不会。

由于宇宙是为人类而定做的。

这就是所谓的“人择道理”。

由于有了人类,才会有如今的宇宙。

这仿佛像是一种颠倒因果的诡辩,不过也储藏着很深的事理。

宇宙有设计者吗?

走过一块荒地时,借使你碰 到一块石头,你会信赖石头一向 就在那边;但如果你碰着的是一只 表,你就会想是有人丢在那边的。为甚么仅由于一个是石头,一个 是表,你的想法主意就是两样呢?

表的构造精微复杂,各个部 件连接精确,它无可置疑地浮现 了人的筹划。即使一个从未见过 表的人见了表以后,也会信赖,这 种机械设备是一个有聪明的工资 了必定的目标而筹划出来的,而 石头,则弗成能是筹划出来的。

其实不然,石头是大年夜天然设 计出来的,而大年夜天然,又是世界设 计出来的。而就其构造和复杂性 而言,世界本身就像是一只表,只 不过比表大年夜很多罢了。

宇宙之井井有条仿佛是不言 自明的。不论我们把眼光投向何 方,我们所看到的物质和能量的 分布都不是纷乱无序的,相反,它 们严格地按照从简单到混乱的有 序构造组织,从原子到分子,到晶 体、生物,再到恒星、星系等等, 莫不是有条不紊,墨守成规。而 且,物质体系的行动也不是有时 的、随机的,而是有章法、成体系 的。迷信家们面对大年夜天然难以捉 摸的美和精巧时,常常认为一种 畏敬和惊奇。

宇宙是为我们定做的——人择道理

不只如此,更令人赞赏的地 方还在于,我们这个精巧绝伦的 国际不克不及稍有增减,不然的话就 没有人类出现,这个国际或许就 没有不雅察者了。为了使国际中有 生命,就须要将许很多多有时势 件联系到一路,但存在这类联系 的能够性实际上异常小,而我们 的国际却令人难以相信地做到了。假设让一只猴子乱弹钢琴,它能 弹出一首国际名曲吗?明显,这 是弗成能的。然则,某一次,它竟 然弹出了一首名曲!的确弗成能 发生发火的事居然变成了现实!国际 中产生生命就像猴子弹名曲雷同 不可思议。

宇宙为甚么是明天这个模样 而不是其他模样?它为甚么精巧 得如此令人赞赏?宇宙学家们指 出,原初宇宙根本就不是处于一 种有序的状况当中,而是接近于 热均衡。我们如今所不雅察到的各 种罕见构造——星系、恒星、原子 ——在大年夜爆炸时都不存在。但从 原初的浑沌中居然产生出宇宙现 在的有序构造,这究竟是怎样产 生的呢?

如许的成绩乃至连迷信家也 不知道该怎样答复。不过有一种 实际很古怪也很风趣,这就是人 择道理。人择道理是说,世界之所 所以这类姿势,是由于生命(特别 是人类生命)的存在,是由于世界 需求人类这个不雅察者,因此,世界 弗成能是其他姿势,而只能是人 类看到的这类姿势。

宇宙的汗青为甚么是150亿年?

宇宙的汗青为甚么是 150 亿 年(固然,这其实不是一个精确数 字),而不是更长或更短?

由于,我们人类要能存在,就 必须有一颗恒星(比如说太阳)和 一颗在恰当间隔环绕它活动的行 星(比如说地球),而行星必须是 由合适的化学元素混淆物(特别 是要有碳、氮、氧和大年夜爆炸遗留下 来的原始氢)构成,这些 元素在生命过程当中 起着关键感化。

那么,构 成地球和我们 身材的元素是 从 哪 里 来 的 呢?大年夜爆炸只产生了氢、氦等很 少的几种轻元素,没有碳、没有 氧、也没有铁。那时的化学反响异常单调,那些最早的恒星四周肯 定也不会有行星。

宇宙是为我们定做的——人择道理

但是,我们身材中的碳和其 他重元素正是在这些最早的恒星 外部加工分解的。在我们的太阳构成之前,能够曾经有好几代这 样的前期恒星完全地经历了它们的生命轮回,它们一遍又一遍地 加工着原子,将邃古时的氢改变 成各类重元素,正是这些重元素 成为构建生命的一砖一瓦。前期 恒星在命运停止时爆炸,将重元 素分散到空间,构成了可以或许产生 包含太阳在内的后代恒星和行星 的尘土云,这经历了几十亿年的 时辰。

50 亿年前,我们的太阳 系就在如许的尘土云中形 成,个中的碳、氧和铁原子 就是这类尘土云的化石,正 是这些原子招致了复杂的化学 景象,使太阳系中的某些行星充 满活力,也使生命的毕竟产生成 为了或许。原子的化学反响构成 了分子,分子构成细胞,进而构成 一个细菌、一只虫豸,最后,才干 的人类出生了!

这是一段绵长的岁月。生命 在一个合适行星上赓续退化,直 到出现可以或许留心四周事物、对宇 宙大年夜小认为猎奇的智能生物,又 要数十亿年年光。也就是说,这一切并不是出于 有时:当聪明生命作为世界查询拜访 者出现时,世界有须要足够陈腐,使 某些恒星现已结束它们的演变,以产生像氧和碳那样的元素, 然后由这些元素构成生命;世界也有须要足够年青,使得某些恒星 依然在供给能量以保持生命。150 亿年,这是一个适可而止的时间 长度。

宇宙演变中如此巨大年夜的时间 跨度同时也提出了另外一个成绩:“我们的宇宙为何如此之大年夜?”初 看之下,宇宙之大年夜仿佛意味着我 们在个中是多么微不足道,但广 阔的宇宙其实正是我们存在所必 需的!宇宙中那苍茫的空间并不是 多余的包袱,它是我们下台露脸 之前一系列任务漫长展开的成果, 是为我们的到来而预备的。

适可而止的核力

我们都是恒星的孩子,然则, 假设核物理规律略有修改,我们 的“爸爸妈妈”(恒星)将弗成能有“孩 子”(我们)。由于我们哪怕稍微改 变分派核物理的常量,则产生在 恒星和超新星中生成的原子或 许会变得不稳定,乃至基本底细就弗成能生成,生命所依附的重元素 也就不克不及在恒星上制造出来。

因此,可以或许想象,为了使生命 在我们世界中构成,一大年夜批物理 常量的取值清楚清楚明了有须要限制在 一个极窄的范围内。由于这类巧 合任务发生发火的能够性极小,因此 为了创造生命,世界或许就精确 地遴选了那些值,例如它的年纪, 它的化学组分,它的尺寸,和它 的物理过程。

举例来讲,在原子核内有一 种力,它将核内质子和中子牢牢 绑缚在一路,这就是核力(即“强 力”)。核力安排着微不雅世界,使核 聚变成为一种满足强大年夜的动力,为恒星保送经久的热量,为人类 的出现供给了条件。

核力的强弱决定了恒星的命 运,假设原子核内的核力稍弱,质 子就弗成能与中子聚到一同,我 们就只能取得一个氢原子(氢原 子中只含有一个质子和一个电子) 构成的简单国际。在这个国际里, 恒星照样还会构成,然则,它们将不会有核燃料,它们将会延长变 冷,毕竟成为一堆僵逝世的废物。假设核力稍强,原子核中就会至少 有2个质子牢牢捆在一同,只含有 一个质子的氢就不会产生,成果 恒星也不克不及生成核燃料,水也不 复存在。

宇宙是为我们定做的——人择道理

核力的强弱还决定了碳的存 亡。我们的生命以碳为基本,碳原子核中包含有六个质子和六个中 子,它是世界“周详调制”的成果。碳是由三个氦核(每个氦核含有 两个质子和两个中子)结合而成 的,可是三个氦核一路走到一路 的机会很少,所以全部过程也是 分步停止的,起首是两个氦核彼 此结合,构成铍核(含四个质子和 四个中子),然后铍核再同另外一个 氦核结合,构成碳核。

然则铍核是不稳定的,很快 就会衰变,以致于很难无机会会 到一个氦,更不消说相互结合到 一同。既然如此,碳为甚么照样形 成了呢?本来,碳原子核存在一 种特别性质,即与其他能量之间 存在一种“共振”,从而增长了铍 核在衰变之前一刹那捕获另外一个 氦核的机会。这类“共振”是一种 非常有时的景象,在接上去碳捕 获另外一个氦核构成氧的过程当中, 这类景象不再存在。这类关键的 “共振”效应对核力的改变非常敏 感,哪怕是小到百分之几的改变, 都邑严格束缚碳的生成量,并直 接危及我们的存在。

引力:又一个适可而止

假设我们正预备对另外一个行 星上的聪明生命发扮演说,那自 然应当从引力开端。引力使行星 保持在本身的轨道上,也使恒星 集分解一团,假设没有引力的作 用,恒星外部的热力将使星内物 质支离破裂,恒星将会像千百万 亿颗氢弹那样轰然起爆。在更大年夜的标准上,全部星系也是由引力 安排。没有甚么物质、也没有甚么 粒子能逃过它的掌握,乃至连光 也是如此。引力操控着宇宙的膨 胀,或许还操控着它的终究命运。

引力至今仍深藏奥妙,大年夜自 然中没有哪一种根本力比它更令人 困惑。引力弱得令人吃惊,地球的 万有引力把一根茸毛吸引到地上 上,可你只需悄悄一吹,它就会被 吹离地上。那么,引力又何故会有 如此的安排力,不只将我们钉在 地上,并且将月亮和行星高擎在 各自的轨道上?这是由于,质量 越大年夜,引力越大年夜,你可以将一根羽 毛吹离地上,但你绝弗成能将一 小我吹离地上。因此,引力重要在 宏不雅物体间起后果,它的后果范 围普及全部世界。

引力决定着宇宙中的次序。假设引力太弱,空气就不克不及环绕 地球,行星也不克不及围着太阳转,宇 宙就不或许像如今如许井井有条。假设地球的引力太强,即就是一 只虫豸也要靠粗大年夜结实的腿来支撑自 己,实际上也没有植物能长得比 虫豸更巨大年夜,任何像人类如许块 头的器械都邑被引力压跨。

宇宙是为我们定做的——人择道理

在一个强引力的世界中,星 系的构成速度将快很多,星系本 身的标准也会很小。星体不再是 广泛分布,而是稠密地集合在一 起,使得彼其间频繁地相遇碰撞, 招致稳定的行星体系难以构成, 生命找不到立锥之地。并且,恒星 的寿命也很急促,一颗恒星只能 存活1万年,而不是100亿年,分子的混乱化学反响基本底细不克不及安闲 翻开,恒星将在我们如许混乱的 生命外形尚将来得及退化成功时 就燃烧尽了。我们很走运,引力让 我们无机会一步步退化,也让我 们既不至于离开地上,也不至于 被压跨。

现实上,在大年夜爆炸后世界结 构从无到有的过程当中,引力起到 了关键的调控感化,假设引力太 强,世界就难以暴胀,不克不及构成广 阔的星系陆地;假设引力太弱, 物质将四散而去,基本底细不克不及构成 星系。

精心调制的收缩

假定用一个橘子代表太阳,那么,地球就是一粒千分之一毫 米大年夜小的颗粒,在20米开外绕橘 子运转,而在如许的比较中,离我 们比来的那些恒星也在1万千米开 外,足见宇宙的空旷。假设把一切 的恒星都分化开来,将它们的原 子均匀撒播到宇宙中,那么,每十 立方米的空间里将唯一一个原子, 即使加上星际尘埃和星际气体, 每十立方米的空间里也唯一两个 原子。由此可以看出,宇宙中的物 质分布是多么稀少。

在比来的几十年中,迷信家 们曾经熟悉到,宇宙中实际存在 的比我们所能看到的要多很多, 这些隐蔽着的器械主如果性质不 明的“暗物质”。据估计,暗物质 要占宇宙总质量的 90% 以上。

暗物质无处不在,它飘散在 宇宙的每个角落,但它不发光, 没有任何能被测出的辐射。是以, 迷信家至今还不知道暗物质毕竟 是甚么,有些迷信家猜想难以捉 摸的中微子就是暗物质。中微子 不带电荷,简直不与任何浅显原 子产生相互感化,是以它不发光, 并且它质量极端稍微,并以光速 活动,这就决定了它很难被检测 和捕获到。

宇宙来源于大年夜爆炸,而大年夜爆 炸不只产生了我们所看到的一切 物质,并且也产生了我们看不见 的很多物质,这个中就有中微子。中微子异常稳定,它在大年夜爆炸1毫 秒以后就保存上去了,不会衰变 成任何其他器械,是以,我们明天 的宇宙应当沉溺在中微子的陆地 中。据迷信家猜想,大年夜约每立方厘 米空间有100万个中微子。

这是一个极其惊人的数字, 这注解我们每小我的身材内大年夜约 1000 亿个中微子,它们时辰在以 光速活动,闪电般地穿过每个 人的身材,成果每秒钟就有1万亿 亿个中微子穿透人们的身材。由于中微子与浅显物质间的感化极 为微弱,是以这类一向顿的侵袭 丝毫不为我们所发觉。虽然每个 中微子的重量只要一个原子重量 的一亿分之一,然则,由于其数量 远远超出原子,所以其全体重量 大年夜得惊人,远远逾越可见物质的 总重量,这对宇宙的终究命运产 生深远影响。

还有其它一些粒子被认为是 暗物质,比如旋子、超光子、电磁 极子等等。也有迷信家困惑某些 天体是暗物质,例如,有一种“冷” 行星,它们不属于任何恒星,自在 穿行于星际空间,它们的数量可 能很大年夜,但却不雅测不到。还有一种 猜想加倍不合凡响——暗物质可 能是在早期宇宙的极端高压下形 成的原子大年夜小的黑洞

不论暗物质是甚么,它关于 我们今朝的宇宙构造都相当重要。我们知道,我们的宇宙正处于膨 胀当中,一切的星系正在彼此远 离。假设没有足够的暗物质,那 么,宇宙中的星系都将如脱缰之 马而四周飞散,正是暗物质掣住 了星系,使生命有了容身之地。

暗物质使宇宙的收缩取得了 精心调制,正是由于有了暗物质, 宇宙今朝的收缩速度和密度都处 于一个临界值上,合适产生生命, 收缩速度太慢、密度太大年夜,或收缩 速度太快、密度太小,都不克不及使生 命产生。

三维空间与一维时间

我们的空间是三维的,个中 有点(零维)、线(一维)、面(二 维)和体(三维)。然则这个系列 到此就中断了,虽然在数学上我 们可以想象一种维数的空间。“三”这个数字毕竟有何特别的地方 呢?

从古希腊时代开端,几何学 家们就曾经留意到不合维度的风趣性质。例如,在两维中,我们可 以画出有随便任性多条边的正多边形 (如等边三角形、正方形、正五边 形、正六边形等等)。然则在三维 当中,却只存在五种正多面体,在 四维中,存在六种如许的多面体, 而在更高的维度中,则只存在三 种。

三维世界的一个成果是,其 中引力和电磁力都服从平方正比 定律,例如,你离地心的间隔加 倍,你的重量将减到四分之一。而 一个四维世界的力则遵守立方反 比定律,在那样的世界里,假设你 离地心间隔加倍,你的重量会减 到只要八分之一。

正像牛顿熟悉到的那样,行 星的轨道是经过过程引力与其活动的 向心力之间的均衡来保持的。根 据引力平方正比定律,当一颗行 星产生稍微变更时,对其轨道仅 有渺小的扰动。从这个意义下去 讲,我们太阳系中行星的轨道都 是稳定的。然则,假设引力服从的 是立方(乃至更大年夜的)正比定律, 那么,这类均衡就会损掉。成果,行星轨道活动的速度假设变慢 (哪怕变更幅度很小),行星就会 以更快的速度跌入太阳,由于立 方正比的力在接近太阳的过程当中 加强得过于迅猛。相反,行星轨道 活动的速度假设稍微加快,那行 星就会很快向外飞旋,落入阴霾 当中。

是以,空间维数多于三确切 存在成绩。那么我们可以或许在一个 少于三维的世界里生活吗?这里 最好的论证异常简单:“扁平国 度”(或许任何二维的面)都邑对 复杂构造存在一种内涵的限制。在这里,弗成能存在任何一个线 路不互订交叉的复杂搜集,也没 有一个别内有管道(例如消化道) 穿过而没有被一分为二的生物。在一个一维的“线性国度”里,条 件会加倍严格。

固然,时间是我们感触感染到的 第四维。为了肯定一个事宜,我们 须要四个数字:用三个空间坐标 描述其产生的地点,用别的的第 四个坐标告诉其产生的时间。

在我们的宇宙中,“时间的箭 头”总是从之前指向将来。假设将 一部关于平常时间的影片倒过去 放映,那就会显得异常奇异,事宜 的缘由和成果将被颠倒:打坏了 的杯子会答复复兴,逝世了的人会复 活⋯⋯

但我们的存在正是取决于这 种弗成逆转的效应。不然,粒子永 无停止地在原始火球中轮回碰撞, 宇宙永久不会收缩,也不会变冷。那样,就根本不会有恒星的生成, 更不会有任何复杂的化学过程, 生命也就弗成能出现。

为甚么会有这一切?

宇宙中如此周详的偶合事宜 远远不止这些,一切这些偶合无 不暗示着宇宙是有目标的,并且 这个目标就是为了人类的出现。早在上世纪 50年代,就有迷信家 指出:“宇宙的大年夜小不是随便的, 而是由生物身分制约的。”这就是 “人择道理”的最后。但这个 论点仿佛过于荒诞,并没有惹起 太多的。

宇宙学家对人择道理的兴趣, 一向要比及 1974年,英国粹者布 兰登·卡特提出须要辨别“弱人择 道理”和“能人择道理”以后,才 真正低落起来。

弱人择道理认为,在某种意 义上,宇宙对其若何从大年夜爆炸中 浮现出来做了“选择”。它在大年夜爆 炸伊始,就选择了恰当的引力强 度、收缩速度、核力大年夜小、暗物质 密度,等等,等等。正是由于有了 如许的选择,恒星才有足够长的 时间产生我们身材里的重元素, 原子在生命无机会孕育之前不至 衰变得太快,我们明天赋能作为 不雅察者在这儿质问“宇宙为何是 如许子?” 换言之,我们存在于宇宙中并问有关宇宙的这些成绩, 这个现实意味着,宇宙的 很多半值曾经被施加了大年夜 量的严格限制条件,使宇 宙只能是明天这个模样。

能人择道理则更进一 步认为,宇宙对若何从大年夜 爆炸中浮现出来根本就是 没法选择的,在某种意义 上是为人类“定做的”。这 就是说,宇宙必须具有这 样的性质——许可生命在 其某个汗青阶段中生长, 除此以外,它别无选择。因 此,当我们不雅察宇宙,确认 浩大物理事宜和地理事宜 早已在合营发挥对我们有 益的感化时,它在某种意 义上简直像是曾经知道我 们将要离开这个宇宙。

人择道理仿佛是一个 倒由于果的实际,它把人 类产生的缘由说成了成果,或许 干脆就是一个蛮不讲理的实际, 仿佛是在说:“我们之所以在这 里,就是由于我们在这里。”这话 说了就像没说一样,并且,如许的 实际既不克不及检测,也不克不及否定。因 此,当迷信家们第一次听到人择 道理的表述时,他们急速被弄糊 涂了,这是对照样错?

多重宇宙中的“绿洲”

很多迷信家都不爱好人择原 理,由于它仿佛有些蛮横在理,而 且也没有甚么预理性。从某种意 义上讲,这个实际过于成功,使复 杂的宇宙很简单就取得了“解 释”。实际上如许一来,我们可以 不要迷信了,只需解释某某事物 对人的存在是必须的,就算取得 说清楚明了。

有的迷信家还讽刺道,一块 岩石的构成,根本上也须要异样 的定律和常数,为甚么不说宇宙是为了有一天出现岩石而设计的 呢?为甚么不说“石择道理”呢?

宇宙是为我们定做的——人择道理

然则,人择道理却有着更深 的含义,它与量籽实际是相分歧 的。量籽实际认为,粒子永久处于 各类各样不合的状况中,在你对 一个粒子停止不雅测之前,你永久 不会确切知道它的状况,它是所 有能够状况的总和。

那么,根据如许的实际,关于 宇宙来讲,情况也是如此。大年夜爆炸 之前的宇宙能够处于无穷多的状 态当中,只要当暴胀开端,一切沿 着既定的偏向生长,直至产生生 命对它停止不雅测时,宇宙才是今 天这个模样。

在这里,多重宇宙实际再次 浮现出来。或许存在一个由很多 宇宙构成的集合,在这集合中会 有物质和能量的各类能够的安排, 个中每种被安排的宇宙都各有 不合,而我们所感知的宇宙只是 这宏大年夜集合中的一员。要想预算 出这宏大年夜集合中一切事宜毕竟会 按若干种不合的系列产生,简直 是弗成能的。一盘国际象棋的下 法有几十亿种,一盘围棋的变更 更是多达几百几千亿种。而与宇 宙集合中的万千变更比拟,这些 棋类的能够变局实际上是眇乎小哉。

在这无穷多的宇宙集合中, 它们要么是充实的,要么太夭折, 要么太过曲折,或许在其他某方 面掉足误,所以绝大年夜部分宇宙不 合适生命存在。但是,在数量极少 的宇宙中有时地出现了合适的条 件,因而生命生长了起来。这就是 说,其它宇宙都是贫瘠的,而我们 的宇宙则是多重宇宙中的一片 “绿洲”。明显,生命将要感知到的 只能是这些有时的宇宙,并且,这 些生命还要建立一些实际,大年夜谈 他们所栖息的宇宙是多么弗成思 议。假设宇宙不是如今这个模样 的话,我们也就不会在这里大年夜发 惊奇之语了。


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