多重宇宙与基础科学的终结

时间:2024-06-26 17:08:06

马里奥·利维奥(Mario Livio):空间望远镜科学研究所天体物理学家,著有《杰出的失误:从达尔文到爱因斯坦——改变我们对生命和宇宙理解的伟大科学家的大错误》(Brilliant Blunders:From Darwin to Einstein-Colossal Mistakes by Great Scientists That Changed Our Understanding of Life and the Universe)。

多重宇宙与基础科学的终结

基础物理学好像正在进入一个新阶段,而这个新阶段让很多物理学家担心。人类除了维持自己的生存需要之外,还一直对自然现象充满了好奇。一方面,这份好奇心产生了精巧的神话和宗教;另一方面,它也促进了科学的进步。

自伽利略、笛卡尔和牛顿拓展了人类对世界的认知深度以来,对解释宇宙和准确预测所有尺度上宇宙现象的深度渴望,一直是科学进步的关键动力之一。很显然,人类取得了极为辉煌的成绩。事实上,我们现在已经拥有了一个关于宇宙演化的可证实的“故事”;从宇宙刚诞生一分钟直到现在,都可以被解释。

科学家在构筑自己的理论时,经常借助一种强有力的方法——证伪;理论需要提供明确的预测,且这些预测能直接由实验和观察检验。

我们一直希望能构建一种理论,它既能解释我们在自然中观察到的所有力(重力、电磁力和两种核力),还能清晰阐述所有自然常数数值的来源(比如力的相对强度,基本亚原子粒子的质量比率等)。不过,在过去的20年里,一些新观念认为自然常数并不是真正“固定的”,而是“随机的”。这些模型认为,世界其实是“多重宇宙”构成的,而不单单只有我们居住的这一个宇宙。

这些自然常数的数值在不同的宇宙中是随机分布的。实际上,以恒定的数值参与万物及人类的进化过程,并被我们观察到那个常数,仅仅是巧合。因此,某些常数的数值根本不存在真正的物理学解释。这些模型的细节不重要,重要的是平行宇宙或许不能直接被观察到,这也正是让物理学家彻夜难眠的事情。大量观察不到的宇宙好像偏离了真正的科学方法,我们进入了一个纯粹的形而上学的王国。对一些科学家来说,承认我们宇宙的某些部分不能用第一定理解释,这就标志着基础科学的终结。

好了,不是吗?我不这么认为。

我们不能直接观察自由夸克(质子的构成部分),但是所有的物理学家都相信它们的存在。为什么?因为夸克理论(被称为标准模型)能做出足够多的可直接被验证的预测,所以,我们接受了它所有的预测。多重宇宙和偶然常数如果希望被大家认可,它也得对这个可观察的宇宙做出可验证的预测,而且需要足够多的次数。如果做不到,它将仅仅是种推测,不是个理论。

仍然还有机会,物理学家最终会成功地构想出一个理论,它不需要偶然自然常量的概念。这显然是非常美妙的,并遵循着科学历史发展的精神。但是,我们必须对一切可能性保持开放。我们“万物理论”的梦想是基于一种认识,那就是什么才是真正基本的东西。在这种情况下,多重宇宙可能只是标志着科学思维一个新的、激动人心的时代之开始,而不是科学的终结。