我们的宇宙可能不够特殊,不能成为多元宇宙

我们的宇宙可能不够特殊,不能成为多元宇宙

地球上的生命要生存到今天,需要很多条件。引力的微小变化或另一种基本力的微调都可能让我们的宇宙变成一个完全不适合居住的宇宙。

这个想法促使一些科学家研究宇宙的隐喻表盘和旋钮,并想知道为什么像星系、行星和生命这样的复杂系统能够形成,而事实并非如此,这就是所谓的宇宙的“微调”。基础问题研究所发布的一份新报告解释了宇宙是否经过微调以及这到底意味着什么这一持续争论中最近的重大里程碑。

宇宙有许多固定的属性,比如引力强度或宇宙常数(用于测量宇宙膨胀的速度),这些决定了宇宙的形成方式。至少一个世纪以来,物理学家一直在思考这些值为什么是这样的,并试图用几十年的时间找到这个问题的科学答案。

根据理论模型,一些科学家认为,如果宇宙中众多基本常数中的一个显著不同,生命就不可能形成。这导致一个两难问题:如果宇宙碰巧拥有生命所需的所有正确值的可能性微乎其微,那为什么它会这样发展呢?

尽管这个问题意义深远,但该领域仍然相当小众。“大多数物理学家没有对微调进行过多思考,甚至​​没有听说过它,”澳大利亚悉尼大学悉尼天文研究所的宇宙学家和天体物理学家 Geraint F. Lewis 说,他没有参与这份报告,因为“大多数物理学都集中在这个宇宙上。” Lewis 是个例外:他于 2016 年与他人合著了一本关于微调的书。他说,讨论两极分化,很快就会变得更加扎根于哲学而不是科学。

一些科学家并不介意这种看似巧合的情况。对于其他人来说,弦理论使“多元宇宙”的概念成为解释这一困境的一种流行方式——如果存在无限多个宇宙,那么其中一个宇宙最终拥有适合生命生存的条件也就不足为奇了。然而,弦理论具有高度推测性,一些科学家认为多元宇宙不科学,因为他们找不到检验多元宇宙是否存在的方法。

神学家甚至一些科学家都曾使用微调论证来表明宇宙一定是为生命而创造的。但该领域最近的研究提供了其他选择,并表明微调本身可能是一种假象,可能是由于在分析可能不同的宇宙时缺乏全局视角。一些科学家认为,这个宇宙虽然产生了生命,但对生命来说并不是最友好的。

“也许事情并不像我们想象的那么简单,”《对话》的科学编辑、为基础问题研究所撰写报告的自由记者米里亚姆·弗兰克尔说。弗兰克尔说,深入研究这些大问题时,你会意识到“物理学中到底有多少缺失”。物理学家仍然没有很好的“万物理论”。例如,去年的 Muon g-2 实验的结果让一些科学家谈论一种潜在的、改变游戏规则的第五种自然力。

弗兰克尔在报告中写道,尽管多元宇宙理论对某些人来说很有吸引力,但它实际上只是将微调争论提升了一个层次。如果我们生活在一个多元宇宙中,那么多元宇宙是如何形成的,又是如何被微调来运作的呢?

刘易斯表示,报告显示“微调并不是一个已经解决的问题”。

宇宙常数通过恒星的形成和恒星产生的元素直接影响生命的形成。报告称,如果你改变电磁强度等基本值,就会改变恒星形成的方式,并可能阻止它们产生碳——这是地球生命所必需的成分。

然而,弗兰克尔表示,一些恒星模型表明恒星比科学家想象的更加多才多艺,因此它们可能能够在不同的普世价值下产生生命条件。

生命也可以在没有碳的情况下形成,尽管基于另一种元素硅的生命并不可靠。科学家倾向于寻找类似地球生命形成的方式,但最终他们不知道在结构不同的宇宙中可能形成什么样的生命——可能无法辨认的生命。

[相关:好消息!我们可能不是生活在计算机模拟中。]

大多数研究改变通用常数后会发生什么的研究都只关注一个常数。例如,如果引力太弱或太强,就会阻止我们已知的生命形成。但报告称,最近的证据表明,同时改变多个常数可能更有可能形成一个运转良好的宇宙,让这些变化有机会抵消其他调整的影响。

其他实验暗示,与宇宙膨胀有关的宇宙常数可能会随时间而变化——这意味着它实际上根本不是恒定的。报告称,如果这一发现和类似的发现成功,它们将破坏整个微调概念。宇宙的特征远非一开始就完美调节,而是会不断变化,尽管变化速度很慢。

从根本上说,很难说我们的宇宙有多么奇怪。“我们不知道典型的宇宙是什么样子,你怎么能说这个宇宙很奇怪呢?”刘易斯说。

事实上,我们可能永远无法直接得到这些问题的答案。“我认为,目前辩论的框架实际上有些混乱。因为我认为根本问题不科学,”凯尼恩大学哲学家杰森·沃勒 (Jason Waller) 表示,他在 2020 年写了一本关于微调论证的书。

沃勒认为,解释微调的尝试忽略了一个核心事实,即总会有另一个层次需要解释。如果多元宇宙、模拟现实,甚至某个神灵般的实体是罪魁祸首,我们最终还是会提出同样的问题:为什么是这个解释而不是其他解释?

沃勒不太关心科学和哲学之间的界限,他更关心什么是真实的,以及人们如何证明自己的想法。“仅仅因为我们没有科学证据,或者它是推测性的,并不意味着所有的答案都是同样合理的,”他说,有些立场或多或少会更可能。

他说,除非出现完全出乎意料的发现改写我们对宇宙的理解,否则展望未来,“我认为这些发现将是概念性的或哲学性的,而不是科学性的。”

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