宇宙学通常被看作是一门毫无人情味的科学,关注的尽是那些摸不着边际的爆炸恒星和暗物质。但现在情况不同了,只要物理学家和天文学家聚在一起,主题往往是关于生命在宇宙中的角色和意义。
不久前,在克利夫兰凯斯西部保留地大学举行了一次名为“宇宙学的未来”学术研讨会,与会者对宇宙中存有争议的“人择原理”展开了一场非同寻常的辩论。根据“人择原理”的概念,某些不然或莫名其妙的宇宙特征只有在把我们自身也包含在方程式中时才能得以理解。
戴维·格罗斯(David Gross)博士直言坦陈他对“人择原理"的鄙视
这些宇宙特征是物理学和宇宙学方程式中的一些神秘数字,譬如说表示宇宙中物质的量或维度的数,但这些量和数都不是已知的理论能够预测的——它们就像上帝控制台,上的旋钮,似乎被奇迹般地调制到适合于生命的设计。在目前的设计上哪怕作一丁点儿这样或那样的调整,都会导致所有的恒星崩塌到黑洞中去,或使原子蒸发,从而否定生物存在的可能性。
如果只存在一个宇宙,理论家们就会绞尽脑汁来解释为什么这个宇宙是如此的幸运。
无数个宇宙,无数种规律
但“人择原理”的支持者们坚持认为,有可能存在着无以计数的宇宙,即由机遇而定的许多可能的不同配置。这种观点近年来得到“暴胀宇宙论”的支持,这意味着宇宙只是一连串无数宇宙中的一个泡泡而已,每个泡泡都代表着一个可能的不同宇宙。
“人择原理”认为,这些宇宙中只有少数几个允许生命出现和进化,但发现我们自己在其中一个宇宙中,并不比发现自己在潮湿暖和的地球上而不是在冥王星上更令人惊讶。简言之,我们生活在我们能够生活的地方。
“人择原理”这个名称有些自命不凡,但科学家意见一致的地方也仅此而已。他们中的一些人认为这个概念的哲学性甚于科学性。另外一些人则把它看作是对爱因斯坦预言宇宙万物之梦想的背叛。加利福尼亚州圣巴巴拉市的卡夫利理论物理研究所所长戴维 · 格罗斯(David Gross)博士把它看作是一个病毒。他在会上抱怨说:“一旦你染上这个病毒,你就甭想摆脱它。”
预知宇宙常量
诺贝尔奖获得者、得克萨斯大学教授史蒂文 · 温柏格(Steven Weirberg)是“人择原理”的支持者,与格罗斯一样,温伯格也是一位粒子物理学家,他在1977年出版的《宇宙的最初三分钟》一书中所写的“宇宙越显得易于理解,它也就越显得没有意义”的论述而著名。温柏格博士是那些为解释控制宇宙万物的最粗糙旋钮而接受“人择原理”为一种不幸之必需的理论家之一。
在理论上,温柏格一直试图用“人择原理”作为工具,用以解释宇宙学中的一个难题:为什么宇宙常量的值那么小。
所谓宇宙常量,是用以度量由真空能量所引起的宇宙斥力的量。真空中应该充斥者这样的能量,这是量子理论所预言的。而天文学家在最近几年里发现宇宙斥力似乎在加速宇宙的膨胀。但对宇宙常量所进行的理论计算而得到的结果比天文学家的实测值高出1060倍。
这么大的反差令物理学家们感到困惑,以至于温伯格在会议上开玩笑说“他再也不想看有关宇宙常量的论文了。”
早在1989年,在宇宙常量被发现之前,温伯格就用“人择原理”来计算宇宙常量值的理论极限。假设宇宙常量的值并不是固定的、唯一的,而是各个宇宙各有不同的宇宙常量。他解释说,在那种情况下,宇宙常量的值可能只是一个“环境效应”,我们不要指望能够精确预测它,最多不过是能像预报天气那样。
温伯格博士在论文中坚持认为,我们所在宇宙的宇宙常量值不可能太大,否则宇宙中的斥力就会阻止星系、恒星和我们自身的形成。
既然我们存在,那么宇宙常量应该是比较小的。最近发现的引起宇宙加速膨胀的“暗能量”完全符合温伯格给宇宙常量设定的界限,在某种程度上证实了“人择原理"这种研究方法是有效的。
在这次会议上,温伯格把“人择原理”描述为“科学家们有时不得不作出的那种历史认识。”他说:“我们的希望是能够解释所有的事物,但现在认识到在基础层面上我们可以解释一些东西,而有些东西则是不能解释的。”
包括来自图福特斯大学的物理学家亚历克斯 · 维伦金(Alex Vilenkin)认为,“人择原理”推论是一次将概率应用于宇宙学的合符逻辑的尝试;爱丁堡大学的宇宙学家约翰 · 皮科克(John Peacock)坚持认为“人择原理”不是物理学的倒退,而是一个进步。他解释说,所有不同特性宇宙的存在意味着一个产生变化的机制,意味着一种宇宙遗传密码,即进化意味着基因存在的那种方式。
失败主义的“创世论?
对于上述观点格罗斯表示不能苟同。他质疑:“人择原理”的游戏规则是否足够精确?在宇宙与宇宙之间有所变化的参量有哪些?有多少参量可以同时改变?其数值的概率分布是什么样?“生命”所必需的又是什么?
格罗斯指出,“人择原理”所作出的计算本质上是模糊和不精确的,结果导致这一原理无法加以反证,这不是一种科学理论。而认为纯粹偶然因素或宇宙天气多变决定了不同宇宙的物理参数值这种论调实际上还是一种失败主义,会打击人们探索未知的积极性,它散发出宗教和智慧设计的气味。
格罗斯这番话指的是一种创世论变种,这种观点认为宇宙是如此复杂,不可能是偶然演化出来的,必定是有某种伟大智慧在设计。
来自凯斯西部保留地大学的天体物理学家劳伦斯 · 克劳斯(Lawrence Krauss)认为,“人择原理”是物理学家在拿不出更好的主意时的一种“消磨时间的方式”。克劳斯博士曾与创世论者就生物学教学问题开展过论战。在这次会议上他说,他遭遇到的“人择原理”争议是一次精细调整的版本,即上帝已经把宇宙设计得恰好使人类在其中能够生存。
温伯格回答道,“人择原理”原理实际上并非科学的一部分,而是“关于未来科学形态的一种猜测。”他说:“如果在我们的宇宙中没有看起来奇特的事物,像宇宙常量值,那么我们就不会为它而担心了。”温伯格把这种情形比作在桥牌比赛中拿到了清一色的好牌。他说,它可能是偶然,但也存在另一种解释:“也就是比赛的组织者是我们的朋友。”因此,上述关于上帝的“精心微调”实际上可以看作是上帝在创世游戏中的“舞弊”行为。
温伯格指出,事实上,“人择原理”是对“为什么事物是现在这般美好的一个极好的无神论解释。”他说,“那些赞成应认真对待‘人择原理’的人并不真正喜欢它,而那些主张反对它的人则承认它也许是不可避免的。