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第八章 宇宙的起源和命运
实是,这些数值看来是被非常细致地调整到使得生命的发展成为可能。例如,如果电子的电荷只要稍微有点不同,则要么恒星不能够燃烧氢和氦,要么它们没有爆炸过。当然,也许存在其他形式的、甚至还没被科学幻想作家梦想过的智慧生命。它并不需要像太阳这样恒星的光,或在恒星中制造出并在它爆炸时被抛到空间去的更重的化学元素。尽管如此,看来很清楚,允许任何智慧生命形式的发展的数值范围是比较小的。对于大部份数值的集合,宇宙也会产生,虽然它们可以是非常美的,但不包含任何一个能为如此美丽而惊讶的人。人们既可以认为这是在创生和科学定律选择中的神意的证据,也可以认为是对强人择原理的支持。人们可以提出一系列理由,来反对强人择原理对宇宙的所观察到的状态的解释。首先,在何种意义上可以说,所有这些不同的宇宙存在?如果它们确实互相隔开,在其他宇宙发生的东西,怎么可以在我们自己的宇宙中没有可观测的后果?所以,我们应该用经济学原理,将它们从理论中割除去。另一方面,它们若仅仅是一个单独宇宙的不同区域,则在每个区域里的科学定律必须是一样的,因为否则人们不能从一个区域连续地运动到另一区域。在这种情况下,不同区域之间的仅有的不同只是它们的初始结构。这样,强人择原理即归结为弱人择原理。对强人择原理的第二个异议是,它和整个科学史的潮流背道而驰。我们是从托勒密和他的党人的地心宇宙论发展而来,通过哥白尼和伽利略日心宇宙论,直到现代的图象,其中地球是一个中等大小的行星,它绕着一个寻常的螺旋星系外圈的普通恒星作公转,而这星系本身只是在可观察到的宇宙中万亿个星系中的一个。然而强人择原理却宣布,这整个庞大的构造仅仅是为我们的缘故而存在,这是非常难以令人置信的。我们太阳系肯定是我们存在的前提,人们可以将之推广于我们的星系,使之允许早代的恒星产生重元素。但是,丝毫看不出存在任何其他星系的必要,在大尺度上也不需要宇宙在每一方向上必须如此一致和类似。如果人们能够表明,相当多的宇宙的不同初始结构会演化产生像我们今天看到的宇宙,至少在弱的形式上,人们会对人择原理感到更满意。如果这样,则一个从某些随机的初始条件发展而来的宇宙,应当包含许多光滑的、一致的并适合智慧生命演化的区域。另一方面,如果宇宙的初始条件必须极端仔细地选择,才能导致在我们周围所看到的一切,宇宙就不太可能包含任何会出现生命的区域。在上述的热大爆炸模型中,没有足够的方向使热从一个区域流到另一区域。这意味着宇宙的初始态在每一处必须刚好有同样的温度,才能说明我们在每一方向上看到的微波背景辐射都有同样温度,其初始的膨胀率也要非常精确地选择,才能使得现在的膨胀率仍然是如此接近于需要用以避免坍缩的临界速率。这表明,如果直到时间的开端热大爆炸模型都是正确的,则必须非常仔细地选择宇宙的初始态。所以,除非作为上帝有意创造像我们这样生命的行为,否则要解释为何宇宙只用这种方式起始是非常困难的。为了试图寻找一个能从许多不同的初始结构演化到象现在这样的宇宙的宇宙模型,麻省理工学院的科学家阿伦·固斯提出,早期宇宙可能存在过一个非常快速膨胀的时期。这种膨胀叫做“暴涨”,意指宇宙在一段时间里,不像现在这样以减少的、而是以增加的速率膨胀。按照固斯理论,在远远小于1秒的时间里,宇宙的半径增大了100万亿亿亿(1后面跟30个0)倍。固斯提出,宇宙是以一个非常热而且相当紊乱的状态从大爆炸开始的。这些高温表明宇宙中的粒子运动得非常快并具有高能量。正如早先我们讨论的,人们预料在这么高的温度下,强和弱核力及电磁力都被统一成一个单独的力。当宇宙膨胀时它会变冷,粒子能量下降。最后出现了所谓的相变,并且力之间的对称性被
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