第36章 我们就是目的？

第36章
我们就是目的？

尽管生命的出现和演化令人叹服，但它是否有点……脆弱？如果初始条件有一点点不同，生命似乎就根本不会出现了，不是么？

这种担忧有时候会发展为肯定的断言：生命的存在就是否定自然主义的证据。这个想法是，初始条件——也就是从电子质量到早期宇宙膨胀速率的一切——都经过了微调以便生命出现。接下来的论证是，如果这些数值稍微有一点点不同，我们就不会在这里讨论这一点了。这在有神论中完全合理，因为上帝希望我们存在，但在自然主义下就难以解释了。用贝叶斯的语言来说，生命在宇宙中出现的似然度可能在有神论中更大，而在自然主义中更小。于是我们可以得出结论，我们本身的存在就是有利于上帝存在的有力证据。

上帝存在的微调论证令某些人很不高兴。这似乎是将科学自哥白尼开始发现的所有东西完全颠倒了过来。如果这种逻辑正确的话，在象征的意义下我们实际上是宇宙的中心。我们就是宇宙存在的理由；电子质量之类的数值之所以是现在这样，原因在于我们，而不是什么偶然，更不是出于某些隐藏的物理机制。在思考了核心理论中所有相互作用的量子场，或者看见一幅关于千亿个星系充斥宇宙的图片后，对自己说：“我知道为什么会是这样——为了我能出现在这里”，这未免有点太自大了。

然而，微调论证也许是有利于有神论的论证之中最值得尊重的。它并不是那种听起来有点小聪明的先验论证，让我们躺在安乐椅上都能证明宇宙存在某些特点。微调论证遵守了我们赖以知晓世界的那些规则。它考虑了两个理论，自然主义和有神论，然后进行预测并通过走出去观察世界的方法来测试哪个预测正确。这是我们知道的有关上帝存在最优秀的论证。

但它还算不上特别好。它严重依赖于统计学家所说的“陈旧证据”——我们并不是先用有神论和自然主义构想出预测，然后再到外面测试它们；我们一开始就知道生命的存在。这就是一种选择效应：我们只能在那些我们存在的可能世界中进行这段对话，所以我们的存在并没有真的告诉我们什么新的信息。

尽管如此，自然主义者仍然需要直面微调问题。这意味着去理解在有神论和自然主义各自的前提下会预测出宇宙的什么面貌，从而正确比较我们的观察结果对各自置信度的影响。我们会看到，生命的存在至多让有神论为真的概率增加一点点——然而宇宙与此相关的特征对自然主义则有莫大的帮助。

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最重要的一步是确定我们在每个理论中测量到不同结果的概率。这事说起来比做起来简单，因为无论是有神论还是自然主义都有许多不同的特殊版本。我们会尽量努力，但也应该记住我们对似然度的估计中有不少模棱之处，而偏见的因素也会左右最终的答案。

如果自然主义正确的话，宇宙能够承载生命的概率是多少？通常的微调论证说的就是这个概率非常小，因为对于定义了我们宇宙的那些常数来说，一点微小变化就会让生命不再可能出现。

这种常数的一个著名例子就是空间本身的能量：真空能，或者说宇宙学常数。根据广义相对论，虚空可以在每立方厘米中蕴含一定的固有能量。我们当前最好的观测表明，这些能量很少，但不为零：大概是每立方厘米中含有一亿分之一尔格的能量（一尔格不算多少能量，一百瓦的电灯泡一秒钟就要耗费十亿尔格的能量）。但真空能可以无比庞大。简单的估算表明，它的合理值可以是大概每立方厘米10112尔格——比实际数字大上整整120个数量级。

如果真空能取了这个“自然”的数值，你现在就不会在阅读这些词语了。词语、书籍甚至人类，种种事物都不会存在。真空能会加速宇宙的膨胀，让物体相互远离。如此巨大的真空能会撕开单个原子，任何类似“生命”的东西都极不可能出现。相比之下，真空能在现实世界中取如此小的值，似乎温和地许可了生命的存在。

真空能并非唯一看似为生命微调过的常数。繁星闪耀的方式（也是我们生物圈自由能的最终来源）敏感地依赖于中子的质量。恒星靠核聚变运转，它的第一步就是两个质子聚在一起，其中一个转化为中子，创造出氘原子核。如果中子稍重一点，这个反应就不会在恒星里发生。如果中子稍轻一点，早期宇宙中的所有氢都会被转化为氦，而以氦为主的恒星，它们的寿命要短得多。就像真空能那样，中子质量似乎也被微调过，让生命能够产生。

也许就是这样，但有两个微妙之处使得这个论证有些问题。

首先，我们没有可靠的方法去判断各种物理常数的不同数值出现的可能性有多少。我们这个世界的真空能比简单的估计结果小得多，这可能让我们产生种种揣测。但这些简单的估计可能受到了严重的误导，因为它们基于我们对终极物理法则的不完整理解。比如说，当真空能较低时，空间某个区域能包含的熵的上限会更高。也许存在一条物理原则，它偏好熵上限较高而不是较低的空间。这样的话，这条原则会有利于真空能拥有非常小的数值，而这正是我们所观察到的。在理解物理机制如何设定不同物理常数的数值之前，当然是在这些机制的确存在的前提下，我们不应该因为这些量看似不自然地巨大或者微小而过于激动。这些物理常数也许可以归结到普通的物理过程，而与生命的出现毫无瓜葛。

其次，在宇宙的这些常数拥有非常不同的数值时，我们对于生命是否可能出现其实所知不多。这样说吧：如果我们对于宇宙，除了核心理论和宇宙学的基础数值以外一概不知，我们能不能预测到生命的出现？这似乎极不可能。要从核心理论推导出像元素周期表那样基础的东西已非易事，要一直走到有机化学并最终到达生命，这更是难上加难。有时候问题相对简单——如果真空能比现在大得多，我们就不会在这里。但对于刻画了物理学和天文学的绝大部分常数来说，当它们取别的数值时会发生什么实在是难以估计。毫无疑问，宇宙会变得非常不同，但我们不知道它是否适合生物的出现。的确，天文学家弗雷德·亚当斯（Fred Adams）最近的一项分析证明，在中子的质量与当前值有着显著差异的情况下，通过利用另一套与我们这个宇宙不同的机制，恒星仍然能够发光发亮。

生命是一个复杂系统，由相互勾连的化学反应组成，驱动它的是反馈控制和自由能。在地球上，它以一种特殊的形态出现，利用了碳基化学美妙的灵活性。谁又能说出其他类似的复杂系统会以什么形态出现呢？弗雷德·霍伊尔，就是那位质疑大爆炸和生命起源的天文学家兼麻烦人士，他写过一本名为《黑云》（The Black Cloud）的科幻小说，在书中有一团无比巨大的有生命有智慧的星际气体云威胁着地球。另一位爱好科幻的科学家罗伯特·福沃德（Robert Forward）也写过一本叫《龙蛋》（Dragon's Egg）的科幻小说，这本书写的是生活在中子星表面的微观生命形态。也许在一亿亿亿年后，在最后的恒星熄灭了很长很长的时间之后，在黯淡的星系中会居住着虚无缥缈的生命，浮游在黑洞辐射出的微弱光芒之中，它们的心跳一拍上百万年。任何一种可能性都似乎没什么机会发生，但我们知道有一系列的物理系统，在熵随时间不断增加的过程中，能发展出相当复杂的行为；似乎并不难想象那些意料之外的地方也能发展出生命。

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还有另一种有名的可能性使事情变得更复杂：我们拥有的可能不只是一个宇宙，而是多重宇宙。那些被认为是微调过的物理常数——即使是那些应该是固定的常数，比如说中子质量——在多重宇宙的不同地方也可以取非常不同的值。如果这种情况属实，我们发现自己处于多重宇宙中能容纳生命的一部分，这个事实应该在意料之中。难道我们还能出现在别的什么地方么？

这个想法有时候被称为人择原理（anthropic principle），在它的支持者和反对者之间，只要提及它，通常就会引发一场唇枪舌剑。这样太遗憾了，因为它的基本概念非常简单，事实上也无可争议。如果我们生活在这样的一个世界里，其中不同地方的状况可能非常不一样，那么这会在我们对世界的实际观察中产生强烈的选择效应：我们只会发现自己身处于世界中允许我们存在的那些部分。比如说，太阳系有好几颗行星，其中有一些比地球大得多。但没有人会认为我们居住在地球上是什么奇怪或者需要微调的事情；它就是最适宜生命居住的地方。这就是人择原理的应用。

真正的问题只有一个，就是一开始就想象我们生活在多重宇宙中，这是否合理？这个专业术语可能会引起误会；自然主义说只有一个世界，但这个“世界”可以包含一整个多重宇宙。在这个语境下，我们关心的是一个宇宙学多重宇宙（comsological multiverse）。它的意思是，空间的确存在许多不同的区域，它们之间相隔极远，从而不能被我们观察到，而它们拥有相当不同的状态。我们将这些区域称为“其他宇宙”，即使它们实际上还是自然世界的一部分。

因为自大爆炸以来只经过了有限长的时间，而光以固定的速度运动（每年一光年），总有部分空间仅仅因为离我们太远而不能被观察到。在可观测视界之外，这样的区域完全有可能存在，其中的物理法则——地位等同于核心理论——与我们这里的完全不同。不同的粒子、不同的力、不同的常数，甚至是不同的空间维度。而这种区域可能大量存在，每个区域都有自己版本的局域物理法则。这就是宇宙学多重宇宙。（这个概念不同于量子力学中的“多世界”，其中波函数的不同分支都遵循相同的物理定律。）

有人反感于这种揣测，因为它依赖那些现在和将来都观测不到的现象。但即使我们看不到别的宇宙，它们的存在可以影响我们对目力所及的这个宇宙的理解。如果只存在一个宇宙，真空能之谜就会是“为什么真空能取了现在这个特别的数值”。但如果存在许多个宇宙，它们拥有不同数量的真空能的话，问题就变成了：“为什么我们会发现自己身处多重宇宙的这一部分，其中真空能取了这个特定的数值？”这两个问题相当不同，但每一个都是完全合理的科学问题。我们是否生活在多重宇宙之中，这也是个平平常常的科学思考，可以用普通至极的方法来判断：哪个物理模型最好地解释了已有数据？

我们应当承认，如果没有任何理由，或者仅仅为了解决微调问题，就假定了所有这些不同空间区域的存在，那么这个多重宇宙的想法中的确有些东西不甚光彩。这会代表着一个极端繁复而又矫揉造作的模型。即使它能很好地与数据相容，在赋予先验置信度时，也要对这个模型进行严厉的惩罚，这也很正常；比起复杂的模型，我们总是应该优先考虑简单的模型。

但在现代宇宙学中，多重宇宙并不是一个理论，而是其他理论作出的预测——这些理论是出于完全不同的理由而被创造出来的。不是因为人们觉得这个想法不错所以才发明了多重宇宙的理论；将它强加于我们的，正是我们自身为了理解观察到的这部分宇宙所做到的最大成就。

有两个理论特别促使着我们去思考多重宇宙，那就是弦理论和暴胀理论。在我们现今对万有引力和量子力学法则的调和尝试中，弦理论正是处于领先地位的候选理论。它自然地预测出空间拥有的维度超出了我们观察到的三维。你可能会觉得这一点否定了整个想法，而我们应该抛弃它继续生活下去。但这些额外的空间维度可以卷缩成微小的几何形状，比任何已经进行的实验所能观察的都要远远更小。有很多种卷缩的方法，这些额外维度可以拥有许多不同的形状。我们不知道确切的数字，但物理学家喜欢抛出的估计是大约10500种。

在这些隐藏额外维度的方法中——弦理论研究者称之为紧化（compactification）——每一种都会引出一套有效理论，其中包含不同的可观测物理定律。在弦理论中，类似真空能或者基本粒子质量等“自然常数”是由宇宙的任意区域中额外维度卷缩的精确方式所决定的。在别的区域，如果额外维度以另一种方式卷缩，在那里生活的人测量到的数值会完全不同。

就是这样，弦理论允许多重宇宙的存在。要真正使它成为现实，我们要转向暴胀理论。这个想法的先驱是物理学家阿兰·古斯（AlanGuth），在1980年他假设了宇宙在非常早的时期曾经历过一段无比快速的膨胀，动力来自某种暂时出现但非常稠密的真空能。对于解释我们所看到的宇宙，这一点带来了众多便利之处：它预测了一个光滑平整的时空，但在密度上有非常小的涨落，正是这种涨落能通过引力随时间流逝发展为恒星和星系。我们现在没有暴胀的确发生过的直接证据，但这个想法如此自然而有用，许多宇宙学家已经将它接纳为塑造宇宙当前形态的默认机制。

将暴胀的想法与量子力学的不确定性结合起来，会得到一个意料之外的戏剧性推论：宇宙在某些地方已经停止暴胀，开始看起来像我们实际观察到的情况，但其他地方仍在暴胀中。这种“永恒暴胀”创造的空间容积越来越大。在任何特定的区域中，暴胀最终会停止——而当它停止时，我们会发现此处额外维度的紧化与别的地方完全不同。暴胀可以创造的区域数目大概没有限制，每个区域都有自身的局域物理法则——每个区域都是一个单独的“宇宙”。

暴胀理论和弦理论的结合能以合理的方式让多重宇宙能够出现。我们不需要将多重宇宙作为最终物理理论的一部分来提出；我们先以弦理论和暴胀理论为前提，两者都是出于独立的原因发展出来的简单而强健的想法，然后就能轻松得到多重宇宙。目前暴胀理论和弦理论都只是推测中的想法，我们没有任何证明它们正确的经验证据。但就我们所知，它们都是合情合理又前途无量的想法。我们希望未来的观测和理论发展会帮助我们一劳永逸地判定它们的对错。

我们能充满信心地说的是，如果我们通过这样的方法推导出多重宇宙，任何有关微调和生命存在的担忧都会随风消逝。发现自身处于一个生命宜居的宇宙，跟发现自身生活在地球相比并不稀奇，也没有带来新的信息：不同的区域有这么多，而我们能够生活的正是这个区域。

我们对于这样的多重宇宙的存在性应该赋予多少置信度呢？以我们目前对基础物理学和宇宙学的理解程度来说，确实难以判断。有些物理学家会认为概率接近必然，而别的会认为概率基本上是零。也有可能是对半开。对于我们当前的讨论来说，重要的是存在一个简单稳健的机制，其中自然主义与生命的存在完全兼容，即使我们发现生命对于刻画环境的那些物理常数的精确值非常敏感。

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那么在有神论下出现的宇宙，它类似我们这个宇宙的似然度是多少？这里我们面对着类似的问题：“有神论”这个词指代的并不是一个关于世界的独特而有预测力的理论。人们会以不同的方法解读，带来的是关于各种可观测特征的不同似然度估计。除了继续前进并且牢记问题本身固有的不确定性以外，我们没有多少选择。

有神论以高概率预言生命的存在，接受这一点也很合理。至少绝大多数有神论者并不提倡上帝对人类的存在完全无动于衷的这种设想。我们可以想象这样的设想：一个非干预主义的上帝，它创造或者维持了宇宙，但对于你我称为“生命”的东西并没有特别关照。但我们能接受在过于宽容的方向上犯错，假定在有神论中生命存在的概率很可观；事实上，可以假定这个概率要比在自然主义下更高。

然而故事还远远没到尾声。在“生命”和“描述了某个特定宇宙的常数，这个宇宙允许一些复杂的化学反应存在，我们会将它们等同于生物组织”之间有着重要的区别。上帝可能关心前者，但它是否会关心后者则远非明确。

我们宇宙的物理常数主宰着依从物理法则所能够发生的事情。但在有神论之下，“生命”通常不同于物理法则的简单展现。有神论者通常是非物理主义者，他们相信生物不仅仅是组成它们的物质部件总体上的行为。对于生命的本质而言，最重要的部分是某种精神、灵魂或者生命力。物质层面可能很重要，但它们并不处于我们所说“生命”的核心。

而如果这是正确的话，我们完全不明白为什么我们竟然应该关心宇宙在物质层面上特征的微调。物质世界想要以什么方式运转都可以，上帝仍然会创造“生命”，将它与不同的物质集合联系起来，无论选择基准是什么。我们的物理状态应当相容于某些复杂的化学反应网络，这些网络以我们通常会联想到生物机体的方式来自我维持以及摄取自由能，这种要求只有当自然主义正确时才有意义。甚至可以说，我们的宇宙的确允许这些物理构型存在的这一点，应该被认为增加了我们对自然主义的置信度，而代价是有神论的置信度。

应当承认，任何名副其实的有神论者都能举出一系列原因，说明上帝为什么会选择将非物质的灵魂与复杂自持的化学反应联系起来，至少是在一段时间内这样做。同样，如果我们生活的宇宙中，生命并没有与物质以这种方式联系起来，那么也不难举出这一点的各种解释。这就是没有明确定义的理论带来的问题。

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参数微调给有神论提供了证据的这个想法还有另一个重大的困难。那就是比起生命是否能够存在这个简单的问题，自然法则和宇宙构成中包含了远远多得多的东西。如果有人想要宣称有神论解释了我们宇宙的某些特征，原因是我们预测上帝会希望生命存在的话，我们必须追问有神论还会预测出宇宙的其他什么特征。就是在这个地方有神论应对得不太好。

我们很难预测宇宙在有神论下会是什么样子，其中有两个原因。上帝的构想有很多种，每一种在上帝关于自然常数的确切意图上都有点含糊。此外，我们已经对实际的宇宙所知甚多的这个事实也会左右我们的预测。这是任何用语言表达的理论固有的问题。对于修补预测以适合已知结果来说，数学公式的自由度要小得多。

尽管如此，我们还是先试试。如果生命（或者人类）是宇宙设计中的主要考虑的话，我们很有可能会预计观察到宇宙的一些特点。我们强调其中三个：

·微调程度。如果宇宙的某些特性似乎出于生命存在的需要而被微调过，我们会预期这些特性的微调足以允许生命存在，但没有理由更进一步。真空能实际上拥有这种性质；它比可能的值小得多，但足够大可以被观察到。但其他数值——比如说早期宇宙的熵——微调的程度似乎远远超出了生命存在的需要。生命需要时间箭头，所以必定存在某种早期的低熵态。但在我们的宇宙中，熵比单纯允许生命出现所需的低得多。从纯粹的人类角度来考虑，上帝完全没有理由将它定得那么低。所以我们认为存在某种基于物理的动力学理由，使得熵在一开始拥有这个微调过的值。一旦我们容许这种可能性，其他所谓的微调可能也有类似的物理解释。

·观察得到的物理规律的混乱程度。如果物理法则选择的基准是使生命得以存在，我们会预期这些法则的各个方面都会在生命展现的过程中扮演某些重要的角色。我们看到的是刚好相反的一团乱麻。所有生命都由最轻一代的费米子组成——电子、上夸克和下夸克，偶尔也会有电子中微子出现。但还有更重的两族粒子，它们对于生命无所作为。比如说，为什么上帝制造了顶夸克和底夸克，它们又为什么拥有现在的质量呢？在自然主义下我们会预期有一系列粒子的存在，其中一些对生命来说很重要，另一些则无关紧要。这正是我们观察到的结果。

·生命的中心地位。如果生命最终的出现是上帝设计宇宙时的重要考量之一，很难理解为什么在最后的成品中生命似乎如此无足轻重。我们生活在拥有超过千亿颗恒星的星系里，它所在的宇宙拥有超过千亿个星系。所有这些壮丽场景对于生命来说完全没有必要。即使我们生活的宇宙里只有我们的太阳系，或许再加上数千颗公转的行星，地球这里的生物学也不会出现什么显著的差异。也许我们也可以为了表示慷慨而加上星系剩余的部分。但连我们最强大的望远镜都只能勉强观察到的那数万亿星系对于我们的存在无关紧要。对物理学和生物学而言，宇宙可以轻易包含数量相对少的粒子，它们聚集起来制造出几颗恒星，这足以为人类生命提供一个舒适的环境。有神论预测绝大多数其他恒星和星系都根本不应该存在。

如果生命对于上帝来说很重要，在宇宙的角度说，我们在地球上的存在似乎会更重要。有一种可能的答复是说：“上帝是不可捉摸的；我们完全不知道他会设计怎么样的宇宙。”这是一个可能的立场，但在这个语境中不算恰当。微调论证的精髓在于，对于上帝会设计出来的宇宙，我们的确知道一些东西：这个宇宙的物理定律允许被我们认为是生物的复杂化学反应涌现出来。宣称我们知道这一点，但进一步却丝毫不知道上帝会怎么做，这似乎没有道理。一个理论要从解释世界的种种特征中获取信誉，只在于它肯冒风险去预测世界应有的面貌。

在某种意义上更好的回答是提出某种实证理论，阐述为什么上帝会希望宇宙看上去像现在这样，特别是为什么宇宙如此铺张浪费，拥有这么多恒星、星系等。一般来说，这样的理论最终会假设有某种物理上的原因使得上帝创造许许多多的星系要比仅仅创造一个更简单或者容易。也许上帝喜欢暴胀和多重宇宙。

这里有几个问题。首先，这并不正确，在物理法则中没有什么会阻碍宇宙发展成比现在我们的观察更紧密集中的样子。其次，人们需要发明一个理由，说明为什么上帝会偏好制造更容易产生的宇宙，而不是努力克服困难。最后，你可以看到这个观点向我们指引的道路：在解释为什么上帝希望创造一个符合我们观察结果的宇宙时，我们最后除去了它在其中起到的特殊影响，然后回到了纯粹的物理机制。如果创造一个符合我们观察结果的宇宙这么容易，还要上帝干什么？

我们的理论当然会受我们对世界已有知识的影响。要更公平地看待有神论会自然导出的预测，我们可以先看看在现代天文观测之前，有神论确实预测过什么。答案是：与我们实际观察到的完全不同。科学化之前的宇宙学通常类似第6章阐述的那种希伯来式的设想，地球和人类处于宇宙中的特殊位置。没有人能够用上帝这个概念来预测出这样的一个辽阔空间，其中充满千亿恒星和星系，均匀散落在可观测宇宙中。也许最接近的是焦尔达诺·布鲁诺，他在众多异端言论中提到了无限大的宇宙。他是在火刑架上被烧死的。