第16章 表觀奇跡 (2)

當一個恒星的氫開始被用盡時情況改變。當那發生時，恒星的核塌縮直至其中心溫度升至大約1億度開爾文。在那些條件下，核相互間如此頻繁遭遇，使得一些鈹核在有機會衰變之前即和一個氦核碰撞。那時鈹可和氦融合形成碳的一種穩定的同位素。可是那個碳到形成能享受一杯波爾多葡萄酒，拋耍燃燒的保齡球木瓶，或者詰問有關宇宙問題的那類化合物有序結合還有很長的路要走。為了諸如人類的生命能存在，碳必須從恒星內部被移到更友好的鄰近。正如我們說過的，那就是，當恒星在它的生命循環的終點作為超新星爆發，拋出碳和其它重元素時完成了這一步，拋出的這些後來凝聚成一個行星。

碳創生的這一過程被稱為三阿爾發過程，因為“阿爾法粒子”是涉及的氦同位素的核的另一個名字，而且這個過程需要它們中的三者(最終)融合在一起。通常的物理預言，通過三阿爾法過程產生碳的速率應該是非常小的。注意到這一點，1952年霍伊爾預言一個鈹核和一個氦核的能量之和必須與要形成的碳的同位素的某一量子態的能量幾乎精確相等，這種情景稱為共振，它極大地提高了核反應的速率。那時還不知道有這種能級，然而在霍伊爾建議的的基礎上，加州理工學院的威廉否勒探索並找到了它，為霍伊爾關於複合核如何被創生的觀點提供了重要支持。

霍伊爾寫道：“我不相信任何考察此證據的科學家會得不出推論，核物理定律是顧及到它們在恒星內部產生的後果而被有意設計的。”在那個時候，無人有足夠的核物理知識，得以理解由這些精確物理定律導致的何等的意外運氣。可是，近年物理學家在研究強人存原理的有效性時，開始詢問如果自然定律不同的話，宇宙會變得什麽模樣。我們今天可以創造電腦模型，它能告訴我們三阿爾法反應率如何依賴於自然的基本力的強度。這種計算顯示，隻要在強核力的強度上哪怕改變百分之0.5，或者電力改變百分之四，就會在每個恒星中要麽幾乎毀滅全部碳，要麽毀滅全部氧，因而毀滅了我們所知的生命的可能性。隻要改變我們宇宙的那些規則一點，我們存在的條件就消失了！

人們檢查在一定的方式改變了理論物理時產生的模型宇宙，能夠係統地研究物理定律這些改變的效應。結果發現不僅是強作力和電磁力的強度是為我們的存在而量身定做的。在我們理論中的大多數基本常數顯得在以下意義上都被仔細微調，如果它們哪怕被適量改變，宇宙就會是定性上不同，在許多情況下不適合於生命發展。如果其它核力，例如弱力弱得更多，那麽在早期宇宙所有的氫都會轉變為氦，因而不存在正常恒星；如果它強大得多，爆發的超新星就不會噴出外殼，因而就不能在星際空間撒下行星撫育生命所需的重元素的種子。如果質子隻要更重百分之0.2，它們就會衰變成中子，使原子不穩定。如果構成質子的誇克種類的質量總和隻要改變小到百分之十，那麽我們由之組成的穩定的原子核就要少得多；事實上，誇克的質量和似乎對於大量穩定核的存在似乎大致是最佳的。

如果人們假定對於行星生命之演化幾億年的穩定軌道是必須的，那麽空間維度的數目也被我們的存在所固定。那是因為，根據引力定律，隻有在三維時，穩定橢圓軌道才有可能。在其它維中，圓周軌道是可能的，但正如牛頓擔心的，那些是不穩定的，除了三維的任意維甚至一個小幹擾，諸如那些由其它行星的拉力產生的會迫使行星脫離其圓周軌道，並使之要麽旋入或旋離太陽，這樣我們要麽被烤死要麽被凍死。還有在多於三維時，兩體間的引力會減弱得比在三維時更快。在三維時，當距離加倍時引力下降到1/4。在四維時，下降至1/8，在五維時，下降到1/16，等等。因而，在多於三維時，太陽不能在一種穩定的狀態存在，即其內部壓力平衡引力的吸引。它要麽會分裂，要麽會塌縮形成一個黑洞，任何一種後果都不會讓你開心。在原子的尺度，電力的行為和引力一樣。那意味著原子中的電子要麽會逃離，要麽旋進核去。在任一種情形下，如我們所知的原子是不可能的。

能夠支持智慧觀察者的複雜結構的出現似乎是非常脆弱的。自然定律形成了一個極端仔細微調的係統，在不毀滅我們所知道的生命發展的可能性下，物理定律能被改變的是非常小的。若非在物理定律的精確細節上的一係列令人吃驚的巧合，人類和類似的生命形式似乎永遠不可能形成。

最令人印象深刻的微調巧合牽涉到在廣義相對論的愛因斯坦方程中的所謂的宇宙常數。正如我們說過的，當他於1915年表述該理論時，愛因斯坦相信宇宙是靜態，也就是既不膨脹也不收縮。由於所有物質都吸引其它物質，他將一個新的反引力的力引進他的理論，以對抗宇宙向自身收縮的傾向。這個力，不象其它力並非來自任何特殊的源，而是植入時空的結構本身。宇宙常數描述那個力的強度。

當發現宇宙不是靜態時，愛因斯坦從他的理論中除去宇宙常數，並聲稱將其納入是他一生最大的錯誤。然而，1998年對非常遙遠的超新星的觀測指示，宇宙正在加速膨脹，若無某種作用穿透空間的排斥力不可能有這個效應。宇宙常數被複活了。由於我們現在知道它的值不為零，餘下的問題便成為，為何它具有現有的值？物理學家創造了論證，解釋它如何可能因量子力學效應而出現，但他們計算的數值大約比由超新星觀測得到的實際數值強120個數量級(或者1後麵跟120個零)。這就意味著，要麽在計算中使用的推理錯了，要不然就是存在著另外某種效應神奇地對消了計算值的一切，隻剩下一個無法想象的小的微量。有一件事可以肯定，如果宇宙常數的值比現值大得多，我們的宇宙就會在星係形成之前自己爆炸開來——再次——就我們所知的生命是不可能的。

我們從這些巧合得出什麽結論？在物理基本定律的精確形式和性質中的運氣和我們在環境因素中發現的幸運是不同類型的。它不可能被輕而易舉地解釋，而具有深刻得多的物理和哲學含義。我們的宇宙和它的定律顯得是一種設計，這兩者都為支持我們而量體裁製的，如果我們必須存在，改變的餘地就很小。這不容易被解釋的，而且自然地引起了為何它是這樣的問題。

很多人願意我們利用這些巧合作為上帝工作的證據。宇宙是上帝設計來供人類居住的觀念出現在幾千年以來直至現代的神學和神話之中。在瑪雅人武經把神話當作曆史的故事中的神正式宣布：“直到具有認識才能的人類存在，我們才為我們創生和形成的一切接受名譽和尊敬。”公元前二千年的典型的埃及文字陳述：“人，上帝的畜牲，已經被很好地供養。他(太陽神)為他們創造了天地。”在中國道教哲學家列禦寇(約公元前400年)通過一個故事中人物的嘴說道，“天之於民厚矣！殖五穀，生魚鳥以為之用。”

在西方文化中，舊約聖經在其創生故事中包含神意設計的思想，然而亞裏士多德也極大地影響了傳統基督教的觀點，他深信根據某種深思熟慮設計而運行的智慧的自然世界。中世紀基督教神學家托馬斯·阿奎那利用亞裏士多德關於自然秩序的思想論證上帝之存在。在十八世紀另一位基督教神學家甚至走到這麽遠，說免子之所以有尾巴是讓我們容易射中它們。幾年前維也納的總主教克裏斯托弗·舍本恩紅衣主教對基督教觀點給出更現代的詮釋，他寫道：“現在，在二十一世紀之初，麵臨著諸如新達爾文主義和宇宙學中的多宇宙假設新的科學宣告，這些是發明來避免在現代科學中發現目的和設計的壓倒性的證據，天主教會將正式宣布自然的內在設計是真實的，以再次捍衛人性。”這位紅衣主教在宇宙學中所指的目的和設計的壓倒性證據是我們上麵描述的物理定律的微調。

哥白尼的太陽係模型是科學拒絕人類中心宇宙的轉折點，地球在該模型中不再占據中心位置。具有諷剌意味的是，哥白尼自己的世界觀卻是神人同形的，甚至到了這種程度，為了安慰我們，他指出盡管他的日心模型，地球幾乎處於宇宙的中心：“雖然[地球]不處於世界的中心，盡管如此，其[離開中心的]距離尤其在和固定恒星間的距離相比較時算不了什麽。”隨著發明望遠鏡，在十七世紀的觀測，諸如我們的並非被一個月亮環繞公轉的僅有的行星的事實，強烈支持我們在宇宙中不居優越位置的原理。在隨後的幾世紀裏，我們對宇宙發現得越多，似乎越顯得地球可能隻不過是平凡的行星。然而，現代發現了這麽多自然定律的極端微調，至少可使我們中的某些人有點回到這個大設計是某一偉大設計者的作品的舊觀念。因為在美國不準在學校裏教宗教，所以這類思想被稱為智慧設計，不明說但隱含的意義是該設計者為上帝。

那不是現代科學的答案。我們在第五章看到，我們的宇宙似乎是許多中的一個，每一個擁有不同的定律。多宇宙思想不是發明用來解釋微調的奇跡的。它是無邊界條件還有現代宇宙學中其它許多理論的一個結論。然而如果它是正確的，那麽強人存原理可被認為有效地等同於弱的版本，將物理定律的微調放在和環境因素同樣的立足點上，由於它意味著我們宇宙棲息處——現在是整個可觀測的宇宙——隻是許多個中的一個，正如我們的太陽係是許多中的一個一樣。這意味著，多宇宙的存在可能解釋自然定律的微調，其方法和意識到存在類似太陽係的億萬個係統，使得我們太陽係的環境巧合變得尋常一樣。長期以來，許多人將自然的美和複雜歸功於上帝，這在他們的時代似乎得不到科學的解釋。然而，正如達爾夫和華萊士不用一個至高存在的幹涉解釋生命形式的表觀奇跡設計能夠出現，多宇宙概念可以解釋自然定律的微調，而不需要為我們製造宇宙的仁慈的造物主。

有一次愛因斯坦詰問助手恩斯特·斯特勞斯：“上帝在創生宇宙時有任何選擇嗎？”在十六世紀末開普勒堅信，上帝根據某種完美的數學原則創造了宇宙。牛頓證明，適用於天穹的同樣定律也適用於地球，並發展了表達那些定律的數學方程，這些方程是如此優雅，甚至幾乎激起了十八世紀的許多科學家的宗教熱誠，他們似乎想用它們來證明上帝是一名數學家。

自從牛頓，特別是愛因斯坦以來，物理學的目標已是去發現開普勒摹想的那種簡單的數學原則，並利用它創造一個萬物的統一理論，該理論會解釋我們在自然中觀察的物質和力的所有細節。在十九世紀末和二十世紀初麥克斯韋和愛因斯坦統一了電磁和光的理論。1970年代標準模型被創造出來，這是一個強和弱核力以及電磁力的單獨理論。後來弦理論和M理論出現，試圖去包括餘下的力，即引力。其目標不僅是找到能解釋所有力的單獨理論，而且能解釋我們一直談論的諸如力的強度和基本粒子的質量和荷的基本的數。正如愛因斯坦所說，希望在於能夠說“自然是這樣構成的，可能邏輯地設計這麽徹底地確定的定律，以至於在這些定律之中隻有合理地完全被確定的常數存在(因此，不是那些在不毀滅理論前提下數值可被改變的常數)。”一個唯一的理論不大可能被微調以致允許我們的存在。但是鑒於目前的進步，我們如果將愛因斯坦之夢解釋為找到唯一的理論，該理論解釋這個和其它宇宙以及其不同定律的整個譜係，那麽M理論可能就是那個理論。然而M理論上是唯一的嗎？或者它是由任何簡單的邏輯原則所要求的嗎？我們能回答這個問題嗎，為什麽是M理論而不是別的理論？