為何宇宙處處都有對生命而言“恰到好處”的安排?

介紹一種新奇的觀點。

為何宇宙處處都有對生命而言“恰到好處”的安排?

螺旋星雲NGC 7293。ESO

為何宇宙處處都有對生命而言“恰到好處”的安排?

火焰星雲NGC 2024。ESO

近幾十年以來,一個奇怪的真相正在走入科學家視野:物理學的定律,以及宇宙的初始條件,似乎都是為生命的出現而精心準備的。生命想要得以存在,一些基本的物理學常數值——例如引力的強度或電子的質量,都必須保持在一個特定的範圍之內。而且這些範圍通常十分狹窄。所有這些常數值要能夠和維持生命所需的條件完全匹配,似乎是一件不可思議的事。但事實卻恰恰相反,我們的宇宙完全符合這些條件。

有例為證:

強核力的值是0.007。如果這個值在0.006以下,那麼宇宙中除了氫之外,將一無所有。假如這個值在0.008以上,氫將聚變成更重的元素。而且無論是哪種情況,所有形式的化學複雜性都不可能出現。沒有了化學複雜性,生命也將不復存在。

化學複雜性在物理學上出現的可能,還有賴於物質的基本構件——電子和夸克的質量。假如下夸克的質量提高三分之一,宇宙中將只有氫。如果電子的質量提高五分之二,宇宙中將只有中子——沒有了原子,當然就不會有化學反應。

引力非常重要,但它要比其它存在於原子之間的基本作用力弱大約1036倍。假如引力稍強,恆星將變得很小,而且壽命也會短許多。太陽只能存在1萬年左右,而不是100億年,生命沒有足夠的時間演化。如果引力稍弱,恆星的溫度會變低,永遠不會有超新星爆發。生命同樣不可能出現,因為生命必需的重元素,主要來自超新星。

有人認為,這種恰到好處只是因為幸運,不需要什麼解釋。但是一些科學家和哲學家認為這是不合理的。物理學家Lee Smolin曾經進行過估算,在允許所有這些“恰到好處”的條件存在變動範圍的前提下,生命在宇宙中出現的概率只有10229分之一。他曾表示:

“在我看來,這種微小的可能性是我們無法解釋的。這當然不是因為幸運;我們需要理性的解釋,是什麼讓不可能成為了可能。”

尋求解釋,目前主要有兩種思路。一種是有神論,一種是多元宇宙說。有神論者遵從全能的超自然造物主,並將這種恰到好處,視為神的旨意。生命具有巨大的客觀價值;善良的神需要展示這種價值,因此創造了自然法則和自然常數,使得這種展示成為可能。多元宇宙說則認為,在我們這個宇宙之外,還存在著許多——甚至是無限多個宇宙。這些宇宙分別擁有不同的常數值。足夠多的宇宙,對應了足夠多的常數值範圍,因此存在一個對生命而言“恰到好處”的宇宙就可以理解了。

這兩條路子都有解釋力。問題在於,它們都能夠被輕易駁倒。對於有神論者來說,最怕的是如何直面現實中的惡。如果說宇宙是由一位全善全知全能的造物主創造的,那麼又怎麼解釋宇宙中還充斥著毫無理由的不幸?既然存在智慧和生命是一件不足為奇的事,那麼又如何解釋生命還要經歷自然選擇的苦難?為何愛意滿滿、無所不能的上帝要用這種方法來創造生命?是否存在一個更“好”的宇宙?如果是,那麼這條路子就走不通了。

而多元宇宙說要直面“玻爾茲曼大腦”問題。玻爾茲曼是19世紀的奧地利物理學家,他首次提出了宇宙觀測中的一個悖論。假設多元宇宙真的存在,那麼我們的宇宙是不是這些宇宙中的一個普通成員?或者說至少是包含了觀察者的宇宙中的一個普通成員?(我們無法存在於一個產生不了觀察者的宇宙中)但是物理學家、數學家Roger Penrose發現,如果存在多元宇宙,那麼每當有觀察者看到一個如我們這個宇宙般有序統一的大宇宙,便會有10123個觀察者看到一個有序統一,但要比我們這個宇宙小10倍的小宇宙。而且這些觀察者多半是“玻爾茲曼大腦”:一個從無序宇宙中通過漲落隨機產生,卻又只能在極短時間存在的“思想者”。如果Penrose的計算沒錯,那麼在多元宇宙中,觀察者發現自己存在於一個大型有序的宇宙中的概率就變得很小了。然而我們就是這樣一個觀察者,因此多元宇宙論在這個問題面前站不住腳。

這些理論都經不起推敲。有神論者把一切歸咎於上帝卻又無法解釋宇宙中為何充滿苦難,多元宇宙論者也需要完善他們的理論以解釋我們這個宇宙的稀有性。這些理論已經自身難保,在拆東牆補西牆。

在一般人看來,物理學要做的事是為我們提供一種對空間、時間和物質本性的全面解釋。但我們今天還做不到。比如我們迄今為止最出色的、描述宏觀世界的相對論,仍無法和我們迄今為止最出色的、描述微觀世界的量子力學相容。

事實上,到目前為止,物理學能夠做到的,並非清楚地講出宇宙的物理本性。當前的物理學在很大程度上還是一種預測工具。

我們可以不知道“質量”和“力”是什麼,但我們能夠在現實世界中找到它們。它們呈現為儀器上的讀數,或傳感器上的閃光。而根據方程,我們可以以極高的精確度,對物理現象進行預測。是物理學的預測能力,讓我們對自然世界以一種獨特的方式進行掌控,進而引起技術革命,改變這顆行星。

那麼今天我們對世界的所知究竟有多少?我們是否可以獲得與宇宙本性這個奧秘有關的線索?英國天文學家Arthur Eddington是第一位對廣義相對論作出檢驗的人,對“玻茲爾曼大腦”問題也進行過探討。Eddington認為,我們今天所知的唯一一個與物質本性有關的事實是,物質中有一部分是可供感知的,我們能夠直接感知到它們的存在。

他曾說,“我們之所以能夠感知外部世界,是因為它們的細枝末節能夠與我們的意識相連;但我們所能真正知曉的,也只有這些細枝末節中的一小部分;我們只能在頭腦中重建它們的其餘身體,有的成功,有的失敗。就像一位古生物學家,根據一個腳印重建一頭已經滅絕了猛獸一樣。”

我們可能並沒有與腦外世界的物質本性建立起直接聯繫。但根據Eddington的說法,一種最合理的猜測是,腦外物質的本性與腦內物質的本性是一貫的。由於我們無法直接洞悉原子的本性,因此將原子定性為與心智無關,並繼而去探尋心智從何而來。而有的科學家認為,所有物質的本性,都具有某種程度的意識。這就是“泛心論(panpsychism)”。

泛心論又有兩個分支。一個分支認為,物理世界的最小結構具有意識。這個分支被稱為“微觀泛心論(micropsychism)”。微觀泛心論並非認為夸克有情感,或電子會焦慮。人類的意識是一種經驗,包括了細微而複雜的情緒、思考和感知。但這種經驗和和基本層面上的意識並無關聯。我們可以認為一匹馬的意識經驗比一個人簡單,一隻雞的經驗比一匹馬簡單。隨著生物體的越來越簡單,或許在某一個臨界點上,意識之光會突然消失,比這更小的生物無法獲得意識經驗。但也有一種可能,即意識之光從未完全息滅,只是隨著生物複雜性的降低而逐漸暗淡,從動物到植物,一直到單細胞生物。也許這種意識之光的消褪,會一直延續到無機物層面,甚至會一直延續到最基本的物理實體層面,比如電子和夸克。這些實體或許也會存在某種最基本,能夠反映其極簡本性的意識形態。

與此同時,也有不少科學家和哲學家認為,這樣“自下而上”的框架是陳舊的。當代物理學暗示,我們生活在一個“自上而下”或“整體”的宇宙中,上級層面的複雜性要比下級層面更基礎。桌子並非是由亞原子粒子組成的;而是亞原子粒子因這張桌子而存在。引申到整個宇宙,也就是一切都因宇宙這個終級體系而存在。這就是“泛心論”的第二個分支——“整體論(holism)”。

整體論在某種程度上像神秘主義,因為它要求有一個單一的統一整體,一個終級現實。但卻有強大的科學論斷支持它。美國哲學家Jonathan Schaffer認為,量子糾纏現象是整體論的一個非常好的證明。糾纏粒子的表現就是一個整體,即使它們相距遙遠,即使它們之間無法進行任何方式的信號傳遞。Schaffer認為,這說明我們的宇宙存在於一個比它更基本的體系內。

如果將整體論和泛心論相結合,就是所謂的“宇宙意識論(cosmopsychism)”。宇宙意識論認為,宇宙是有意識的,生命的意識並非來自基本粒子,而是來自宇宙。

宇宙意識論認為,不需要考慮宇宙是否擁有人類那樣的意識特徵,比如思想和理智。宇宙的意識形態可能是混亂的,並無理性。但是如果要探尋宇宙為何擁有許多“恰到好處”的特點,以宇宙意識論為出發點,從擁有意識的宇宙角度考慮,可能比從人類意識角度考慮更接近答案。

加拿大哲學家John Leslie有一個非常有意思的假說,可以解釋宇宙的“恰到好處”。他稱其觀點為“價值定律論(axiarchism)”。這是一種非常“瘋狂”的觀點。根據其觀點,宇宙的“恰到好處”是一種必然。所有這些“恰到好處”的數值,都是一個更大的數值的一部分。這個更大的數值也可稱為價值,也就是生命和智慧。假如自然定律中不存在這些“恰到好處”的數值,宇宙將變得缺少價值,甚至於是毫無價值。Leslie認為,他的觀點可以為我們指明方向:宇宙之所以顯得“恰到好處”,是因為所有的這些數值存在的目的,都是為了那個更大的數值——價值。在這些數值和宇宙之間,並沒有萬能的神充當中間人;數值是直接固定下來的。

不可否認,“價值定律論”極為簡潔。例如在其假設中,除了可觀測宇宙以外,並無其它實體。但委實難懂。對於一個運作著的世界來說,數值其實並不足以產生因果影響力,至少不會獨立於理性個體的行動之外而存在。認可數值的這種影響力,就好比認為一個抽象的數字9能夠引發一場颶風一樣不可思議。

但是若將宇宙意識論與之相結合,價值定律論就變得通俗易懂了。或許數值和宇宙現實之間存在著宇宙的意識力。我們可以稱這種觀點為“施事宇宙意識論(agentive cosmopsychism)”,宇宙能夠通過調整定律,對涉及的數值作出反饋。宇宙是怎麼辦到的呢?在宇宙誕生後的首個10-43秒裡,也就是所謂的“普朗克紀元”,我們當前所知的一切包含了所有“恰到好處”定律的物理學理論是不存在的。宇宙意識論假設,在這一宇宙的早期階段,宇宙會自行“選擇”那些“恰到好處”的數值,以使出現一個有價值的宇宙成為可能。

要使這一說法成立,則需要對基本的宇宙意識論作兩處修改。首先,我們需要假設宇宙具有識別數值,並作出反饋的能力。這個過程讓人匪夷所思,但卻是存在於我們的一切所見之中。蘇格蘭哲學家David Hume很久以前就講過,我們真正能夠觀察到的,只有事物的行為,而使得這些行為得以發生的潛在力量,對我們而言是不可見的。我們通常認為,宇宙是由非理性的因果力量驅動的,但宇宙實際上也有可能,是由那些能夠對數值作出反饋的力量驅動的。

如果以這種觀點來審視物理學定律,那麼就可以它們視為一種對宇宙作用力的限制。和有神論中的上帝之力不同,這種作用力是受限的。這可以解釋宇宙的不完美。宇宙作用力的任務是將宇宙的價值最大化,但卻只能在受限的物理學定律下完成。宇宙因此沒有成為一個完美的宇宙;宇宙作用力在今天的受限程度,要比大爆炸後那一瞬間要大很多。在那個瞬間,今天的物理學定律還沒有出現。

奧卡姆的剃刀追求簡單有效。越少的假設,意味著越優秀的理論。假設宇宙擁有基本的意識,是否會因此而失去理論的簡潔性?完全不會。物理世界必然擁有某些本性,而物理學卻將我們丟棄在黑暗中。假設宇宙擁有類意識的本性,比起假設它擁有某些非意識的本性來說要簡潔多了。因為它與我們唯一知其本性的物質來說是一脈相承的,這種物質就是擁有意識的大腦。

必須要說的是,我們要做的第二個也是最後一個修正,在讓宇宙意識論能夠解釋“恰到好處”的同時,也可能會產生一些代價。假如普朗克紀元時的宇宙,產生了那些恰到好處的定律,並導致生命在幾十億年後出現,那麼宇宙必須以某種方式,留意到其行為可能產生的後果。所以這種修正必然是:施事宇宙意識論假定宇宙擁有某種基本的意向,這種意向,能夠展示其可能的行為所產生的全部潛在後果。從某種意義來說,這個假設是簡潔的,但它卻因給宇宙賦予意志展現的可能而給理論帶來了複雜性。不過它依然比有神論或多元宇宙論的假說精簡。有神論假設存在一個超自然代理人,而施事宇宙意識論假設存在一個自然代理人。多元宇宙論假設存在大量互相獨立不可觀測的實體——多個宇宙。施事宇宙意識論只引入了一個實體,一個我們早已深信不疑的實體——現實宇宙。

認為宇宙有意識,能夠對數值作出反饋,確實就像一部滑稽的動畫片一樣能夠讓人發笑。但是我們除了從文化角度,還可以從解釋力方面對其作出評判。施事宇宙意識論不但解釋了宇宙為什麼能夠恰到好處,而且簡潔而優雅。值得我們認真考慮。

為何宇宙處處都有對生命而言“恰到好處”的安排?

船底座星雲的局部。ESO


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