解读人择原理,观测者死亡之后,宇宙也就不存在了?

宇宙时空探索 2024-10-26 16:38:10

人择原理,一个在宇宙学界广为讨论的概念,提出在特定条件下,人类生命的出现似乎成为必然,这使科学家们将其视为探索宇宙奥秘和生命起源的一项重要理论依据。这个原理,在探讨微妙平衡的宇宙现象时,显得尤为关键。

人择原理的起源

澳大利亚物理学家布兰登·卡特于1973年提出人择原理,在纪念尼古拉·哥白尼诞辰500周年的会议上,卡特阐述了人择原理,与哥白尼所提出的原则形成鲜明对比,后者认为人类在宇宙中并不特殊。

卡特在论及人择原理时并不主张人类在宇宙中处于中心位置。然而,哥白尼原则在完整性上未受损害。(根据哥白尼原则,“人择”意味着“与人类有关或存在于人类生存期内”,正如以下引用所表明,这种解读可能并不十分恰当)。相反,卡特的观点是,人类的存在仅仅是证据的一部分,它本身并不足以构成全部。卡特曾说:“我们所在的地方可能不是中心,但不可避免地,在某些方面我们必然处于特殊的地位。”因此,卡特始终对缺乏理论依据的哥白尼原则持有质疑态度。

在哥白尼之前,人们普遍认为地球是独一无二的,遵循与其他星球不同的物理法则。一旦我们认识到地球在本质上并无不同,很容易得出另一种假设:宇宙各处的环境都是相同的。

我们可以设想,宇宙的大部分物理环境并不适宜人类居住。例如,假若宇宙形成的时候电磁斥力大于强核相互作用的引力会怎样?在这种情况下,质子之间相互排斥而非吸引并结合成原子核。没有原子,生命便无从谈起!

如何科学地解释我们的宇宙并非如此呢?根据卡特的理论,我们之所以能够提出这个问题,是因为我们明显无法存在于这样一个宇宙中,或者任何不适合我们生存的宇宙。其他可能形成的宇宙,我们无法在其中提问。

人择原理的多样性

卡特提出了人择原理的两个版本,随着时间的推移,它们不断得到完善。以下是我自己基于关键字总结的内容:

·弱人择原理 (WAP):观测到的科学数据证明,在宇宙的某个区域,物理条件必须适合人类生存,而我们正生活在这个区域。

·强人择原理 (SAP):宇宙中必然存在某些特性,在一定程度上允许生命存在。

强人择原理引起了许多争议。在某种程度上,从我们存在的那一刻起,这似乎成为了一个不争的事实。然而,在1986年出版的《宇宙人择理论》一书中,物理学家约翰·D·巴罗和法兰克·迪普勒提出了一个有争议的观点,认为“必然性”并非是宇宙局部观察的结果,而是任何宇宙存在的基础条件。他们的理论主要基于量子物理和物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒提出的参与性人择原理。

一个有争议的论点——最终人择原理

可能有人认为没有比这更具争议性的理论了,但巴罗和蒂普勒在卡特(或者说惠勒)的理论基础上进一步深入研究,他们得出了新的观点,尽管这些观点在科学界关于宇宙基础条件的可信度较低:

最终人择原理(FAP):包含智慧的信息处理过程一定会在宇宙中出现,并且,一旦出现就不会消亡。

目前没有任何物理理论认为最终人择原理有任何科学上的重要性。许多人认为这只是披着模糊科学外衣的神学观点。但作为一个“智能信息处理”的生物,我假设至少在发明智能机器之前,我们有把握认为,即使是最终人择原理也无法阻止机器人灾难的发生。

人择原理的证明

如上所述,无论是弱人择原理还是强人择原理,在某种程度上,它们都是关于我们在宇宙中所处地位的常见论调。既然我们知道我们存在,我们就可以根据上述知识得出关于宇宙的特定观点(或者至少关于我们所在宇宙区域)。我认为以下引文可以总结这一观点:

“显然,当支持生命存在的生物体审视他们周围的世界,他们肯定会寻找最适宜其生存的环境。”

这一理论可转化为科学原则:我们的存在为我们施加了规则,它决定了我们在何时何地能够观察宇宙的能力。也就是说,我们的存在限制了我们可能发现自己的特定环境。这个原理被称作弱人择原理。一个更准确的术语可能是“选择原理”,因为这一原则表明我们对自身存在的认识如何施加规则,使我们在所有可能的环境中,只选择那些能够产生生命特性的环境。

人择原理的应用

人择原理在宇宙学中扮演了至关重要的角色,它解释了我们所观察到的宇宙特性。过去,宇宙学家相信他们能够找到某种基本属性,使得我们所观察到的宇宙拥有特定的值。然而事实证明,宇宙中存在多个这样的值,这些值都有一个特定的范围,使我们的宇宙能够以现有的方式存在。这就是微调问题,它解释了这些值是如何被微调以支持人类的生存。

卡特的人择原理适用于广泛理论上可能的宇宙,每个宇宙都包含不同的物理属性,并且能够支持人类存在的宇宙集合相对较小。这正是物理学家认为可能存在多个宇宙的根本原因。

这一原理得到宇宙学界及弦理论研究者的青睐。物理学界发现弦理论似乎存在着众多版本(多到10的500次方种,这个数字连弦理论家都觉得难以想象!),伦纳德·萨斯坎德就接受了这样一个观念:弦理论所涉及的范围极为宽广,它可能引领我们走向对多个宇宙的了解,而且,人择原理或许能被用来证明那些与我们所处空间有关的科学假说。

在考虑人择原理的实践中,一个令人印象深刻的案例是史蒂文·温伯格借助该原理预测了宇宙常数的大小,他提出了一个极小正值的可能性,而这个数值与当时的预期并不吻合。大约十年后,科学家们察觉到宇宙正处于加速膨胀的状态,此时,温伯格意识到他之前关于人择原理的推论竟然与新发现不谋而合。

在暗物质被发现后不久,物理学者史蒂文·温伯格基于他早前十几年的论述提出这样一个观点:在我们测量到的宇宙常数的值,可能是由于“人择”因素而被挑选出来的。换言之,如果存在多个宇宙的假设成立,而且在每个宇宙中,空旷空间所带有的能量是根据某一概率分布随机选取的数值,那么,只有在那些宇宙常数和咱们观测值相匹配的宇宙里,才可能出现生命的演化。也就是说,我们存在于一个允许我们生存的宇宙中,这样的事情并不出奇。

对于人择原理的质疑

实际上,对人择原理持有异议的人不在少数。在针对弦理论的两部较有影响力的批判性著作中,李·斯莫林的《物理学的困惑》和彼得·沃伊特的《连错都算不上》都将人择原理视为争议的核心议题之一。

批评者们提出了有力的观点,认为人择原理实际上是一种回避策略,因为它改变了科学界常规的研究路径。与其寻找特定的数值并解释这些数值为何存在,人择原理仅仅允许一组数值,只要这些数值与已知的结果相匹配即可。对于这个原理,还有很多问题悬而未决。

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