人择原理
宇宙学一直是关于人类探索宇宙以及与其关系的学问。随着科学宇宙学的发展,人的作用削弱了。我们的存在看似偶然、无计划,是宇宙的伴生物。这种解释最近受到所谓人择原理的质疑,毕竟生命的存在和决定宇宙演化的基本物理之间有着深刻的联系。布兰登·卡特(Brandon Carter)首次提出将“人择”一词加进“宇宙学原理”以强调我们的宇宙是“特殊的”,至少在一定程度上允许智慧生命在其内部演化。
还有许多或许可行的宇宙学模型不能与人类观测者的观测一致。例如,我们知道碳和氧这样的重元素对地球生物发展的复杂化学过程是至关重要的。我们也知道恒星要经过大约100亿年的演化,才能从存在于大爆炸模型早期的氢和氦合成大量的这些元素。因此我们知道,我们宇宙的年龄不止100亿岁。如果宇宙膨胀的话,那么其大小与年龄有关,而这个思路有助于解释宇宙为什么像现在这么大。它必须足够大,因为它的年龄必须大到给人类足够时间在其中演化。这种形式的推理一般称作“弱”人择原理,它有助于我们了解宇宙由于我们的存在可能会具有的特性。
某些宇宙学家已经在更深层次寻找人择原理的扩展。弱人择原理可应用于我们宇宙的物理特性,如其年龄、密度或者温度,“强”人择原理涉及的则是这些性质演化遵循的物理定律。看来,这些基本定律要被非常精确地调整以适用于复杂的化学过程,进而允许生物的发展和最终人类的出现。如果电磁学和核物理的定律只作稍许变化,就会使化学和生物学变为不可能的。表面上,自然定律按照上述方式进行调整似乎是偶然的,因为在我们现有的基本物理的知识中,没有要求自然定律以这种方式促进生命发展的相关内容。因此这也正是我们寻求解释的东西。
某些版本的强人择原理中,推理基本上是来自设计学的论点:物理定律就应该是这样,因为它们必须适合生命的发展。这等价于要求生命存在本身即为一条自然定律,而更多我们熟悉的物理定律都从属于它。这种推理暗示宇宙是为提供适合人类生存的环境而特别设计的,这迎合了一些人的宗教思维模式,但在科学家中却相当有争议。
还有一种可能更科学一些的强人择原理版本,认为宇宙可能由一个个小宇宙组成,每个拥有不同的物理定律。这可能出自统一理论,高能对称在宇宙的不同部分以不同的方式被打破。显然人类只能在其中一个适合有机化学和生物学发展的小宇宙中演化,所以我们不应该奇怪其中基本的物理定律具有特殊属性。这多少能够解释上面提到的自然定律令人惊讶的性质。这种观点并非来自“设计”的理念,因为物理定律从一个小宇宙到另一个小宇宙会随意地发生变化。
这一版本的人择原理不可避免地受到争议,但它至少涉及了“怎样”和“为什么”的区别。宇宙学是否能解释宇宙为什么要如此这般,仍需拭目以待,但是我们在理解宇宙发生了什么和怎样发生的问题上已经有了长足的进步。