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我们独一无二的宇宙

科普小知识2021-07-23 22:24:23
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有一种观点认为,我们生活的宇宙似乎是经过精心设计和精确“调整”的,以适应生命诞生之初的存在。就像幸运抽奖一样,所有正确的常数聚在一起的概率非常小,我们的宇宙赢得了“大奖”。这是多么神奇和不可思议啊!什么使这些巧合变得必要?是什么让这些常数取这些值而不是其他值?一旦一个常数稍有变化,也许生命就不会出现——有无数的例子。有一种观点认为,我们生活的宇宙似乎是经过精心设计和精确“调整”的,以适应生命诞生之初的存在。就像幸运抽奖一样,所有正确的常数聚在一起的概率非常小,我们的宇宙赢得了“大奖”。这是多么神奇和不可思议啊!什么使这些巧合变得必要?是什么让这些常数取这些值而不是其他值?一旦一个常数稍有变化,也许生命就不会出现——有无数的例子。

例如,核力的大小。核力是将原子核中的质子和中子紧密结合在一起的力。除了氢之外,其他元素的原子核是由恒星中心发生的核聚变反应形成的。如果核力减少10%,所有元素的原子核都不能产生。整个宇宙将是一个氢的世界,至少地球上没有已知的生命。

如果超弦理论预测的物理常数的可能性高达10到500,为什么我们生活的宇宙如此巧合地适合生命?一般来说,在非常偶然的情况下,创造一个非常幸运的宇宙的概率几乎为零。

面对这个难题,我们不妨从“地球奇迹”中寻找答案。

液态水是生命的必要条件。如果行星离恒星太近,上面的水就会蒸发。如果太远,它会再次冻结。因此,行星和恒星之间的距离不能太近或太远。

此外,地球还有许多有利于生命存在的特殊条件。例如,行星引力的大小(如果引力太弱,空气就无法保留)、中心恒星的寿命(如果恒星的质量较大,寿命较短,没有足够的时间孕育生命)、稳定的轨道(如果大质量行星的引力较大,它很可能脱离轨道)等等。

如果太阳系外没有行星,那么地球的存在只能说是一个伟大的奇迹。然而,科学家已经发现了太阳系以外的许多行星,围绕着其他恒星。仅仅因为宇宙中有无数的恒星和行星,就不足为奇了,也许它们中的一些和地球一样拥有同样有利的生命条件。

一些物理学家认为宇宙与地球非常相似。换句话说,我们生活的宇宙不是独一无二的,但是有无数的宇宙,每个宇宙都有自己不同的物理常数。然而,我们人类只知道孕育生命和进化智能生命的宇宙(人类)。因此,这样一个宇宙肯定有适合生命存在的优越条件。换句话说,人类的存在可以解释我们宇宙的各种特征,因为如果宇宙不是这样,就不会有像我们这样的智慧生命来谈论它。这种观点被称为“人类选择原则”。

在人类选择原则的支持者中,有许多著名的物理学家,如亚历山大·威灵顿博士和斯蒂芬·霍金博士。支持人类选择原则的物理学家认为,超弦理论预测的物理常数的10次方到500次方的组合通过“永恒膨胀”创造了无数平行宇宙。

也有许多学者反对人类选择的原则。他们认为科学的本质是揭示事物的根本原因,用平行宇宙来解释它们是否真的存在,恐怕在理论上永远无法证实,这本身就是对科学的否定。在未来,这场争论的结果是超弦理论和膨胀宇宙学研究方向的关键。