強人擇原理
人擇宇宙學原理Anthropic Cosmological Principle(簡稱人擇原理Anthropic Principle),概括的講是嘗試從物理學的角度解釋“為什麼我們的宇宙是這樣的”,而人擇原理的答案是,“某程度上是因為這樣的宇宙才允許類似人類的智慧物種存在,才有可能會有生物意識到有宇宙這個概念”。這條原理很複雜,但簡而言之,即謂正是人類的存在,才能解釋我們這個宇宙的種種特性,包括各個基本自然常數。因為宇宙若不是這個樣子,就不會有我們這樣的智慧生命來談論他。
人擇原理的最早起源不明,大多數可查證的資料都在上世紀,同時也被認為和意識形態有關,哲學家們似乎並不意外物理學家提出的人擇原理。1973年英國天體物理學家布蘭登·卡特(Brandon Carter)在哥白尼誕辰500周年時提出了人擇原理並將其分為兩種:弱人擇原理和強人擇原理。弱人擇原理認為:作為觀察者的我們之所以存在於這個時空位置,是因為這個位置提供了我們存在的可能。而強人擇原理則認為:我們的宇宙(同時也包括那些基本的物理常數)必須允許觀察這在某一階段出現。卡特提出人擇原理後,很多人對其作了解讀和發展,其中最引人注目的是宇宙學家約翰·巴羅(John D. Barrow)和物理學家弗蘭克·提普勒(Frank J. Tipler)。人擇原理被分為三種,弱人擇原理、強人擇原理和終極人擇原理。人們通常使用巴羅等人提出的敘述:
弱人擇原理:物理學和宇宙學的所有量的觀測值,不是同等可能的;它們偏愛那些應該存在使碳基生命得以進化的地域以及宇宙應該足夠年老以便做到這點等等條件所限定的數值。
強人擇原理:宇宙必須具備允許生命在其某個歷史階段得以在其中發展的那些性質。
最終人擇原理:包含智慧的信息處理過程一定會在宇宙中出現,而且,它一旦出現就不會滅亡。
人擇原理有弱的和強的意義下的兩種版本。弱人擇原理是講,在一個大的或具有無限空間和/或時間的宇宙里,只有在空間一時間有限的一定區域裡,才存在智慧生命發展的必要條件。在這些區域中,如果智慧生物觀察到他們在宇宙的位置滿足那些為他們生存所需的條件,他們不應感到驚訝。這有點像生活在富裕街坊的富人看不到任何貧窮。 套用弱人擇原理的一個例子是“解釋” 為何大爆炸發生於大約100億年之前——智慧生物需要那么長時間演化。正如前面所解釋的,一個早代的恆星首先必須形成。這些恆星將一些原先的氫和氦轉化成像碳和氧這樣的元素,由這些元素構成我們。然後恆星作為超新星而爆發,其裂片形成其他恆星和行星,其中就包括我們的太陽系,太陽系年齡大約是50億年。地球存在的頭10億或20億年,對於任何複雜東西的發展都嫌太熱。餘下的30億年左右才用於生物進化的漫長過程,這個過程導致從最簡單的組織到能夠測量回溯到大爆炸那一瞬間的生物的形成。
很少人會對弱人擇原理的有效性提出異議。然而,有的人走得更遠並提出強人擇原理。按照這個理論,存在許多不同的宇宙或者一個單獨宇宙的許多不同的區域,每一個都有自己初始的結構,或許還有自己的一套科學定律。在這些大部分宇宙中,不具備複雜組織發展的條件;只有很少像我們的宇宙,在那裡智慧生命得以發展並質疑:“為何宇宙是我們看到的這種樣子?”這回答很簡單:如果它不是這個樣子,我們就不會在這兒!
我們現在知道,科學定律包含許多基本的數,如電子電荷的大小以及質子和電子的質量比。至少現在,我們不能從理論上預言這些數值——我們必須由觀察找到它們。也許有一天,我們會發現一個將它們所有都預言出來的一個完整的統一理論,但是還可能它們之中的一些或全部,在不同的宇宙或在一個宇宙之中是變化的。令人吃驚的事實是,這些數值看來是被非常細緻地調整到使得生命的發展成為可能。例如,如果電子的電荷只要稍微有點不同,則要么恆星不能夠燃燒氫和氦,要么它們沒有爆炸過。當然,也許存在其他形式的、甚至還沒被科學幻想作家夢想過的智慧生命。它並不需要像太陽這樣恆星的光,或在恆星中製造出並在它爆炸時被拋到空間去的更重的化學元素。儘管如此,看來很清楚,允許任何智慧生命形式的發展的數值範圍是比較小的。對於大部份數值的集合,宇宙也會產生,雖然它們可以是非常美的,但不包含任何一個能為如此美麗而驚訝的人。人們既可以認為這是在創生和科學定律選擇中的神意的證據,也可以認為是對強人擇原理的支持。
人們可以提出一系列理由,來反對強人擇原理對宇宙的所觀察到的狀態的解釋。首先,在何種意義上可以說,所有這些不同的宇宙存在?如果它們確實互相隔開,在其他宇宙發生的東西,怎么可以在我們自己的宇宙中沒有可觀測的後果?所以,我們應該用經濟學原理,將它們從理論中割除去。另一方面,它們若僅僅是一個單獨宇宙的不同區域,則在每個區域裡的科學定律必須是一樣的,因為否則人們不能從一個區域連續地運動到另一區域。在這種情況下,不同區域之間的僅有的不同只是它們的初始結構。這樣,強人擇原理即歸結為弱人擇原理。
對強人擇原理的第二個異議是,它和整個科學史的潮流背道而馳。我們是從托勒密和他的黨人的地心宇宙論發展而來,通過哥白尼和伽利略日心宇宙論,直到現代的圖象,其中地球是一個中等大小的行星,它繞著一個尋常的螺鏇星系外圈的普通恆星作公轉,而這星系本身只是在可觀察到的宇宙中萬億個星系中的一個。然而強人擇原理卻宣布,這整個龐大的構造僅僅是為我們的緣故而存在,這是非常難以令人置信的。我們太陽系肯定是我們存在的前提,人們可以將之推廣於我們的星系,使之允許早代的恆星產生重元素。但是,絲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須如此一致和類似。