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所以,最后的界线就是,“我需要你用20年前估价那5个理论的标准来说服我相信那些理论是存在的。”如果你坚持这些标准,那么你就不会相信大量的新理论,因为当前景观的任何一个理论的证据,在旧标准下都是微不足道的。这是我本人多数时间倾向的观点。在我看来,这似乎是对证据的最理性的解读。
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物理学的困惑 第十一章 人类的选择
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我认识的很多物理学家降低了他们的希望,不再指望弦论是自然的基本理论——但不是所有的人都那样。近年流行的争论是,问题不在于弦论,而在于我们对物理学理论的期待。这个论题是苏斯金几年前在一篇题为“人类选择的弦论景观”中引出的:
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根据大量学者最近的工作,那一派景观似乎广袤无垠而千姿百态。不管我们是不是喜欢,这种状况又为人存原理增加了几分信心……这些[斯坦福小组的景观中的理论]一点儿也不简单。它们是临时的庖丁杀鸡的技艺,几乎不可能有什么重要的意义。但在人择的理论中是不考虑简单和优美的。选择真空的唯一原则就是实用,即它是否具有生命必须的元素,如星系的形成和复杂的化学等。我们需要的就是这些东西外加一个那样的宇宙学——它保证至少有一大块空间能以很高的几率形成那个真空结构。65
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苏斯金说的人存原理,是宇宙学家们自1970年以来提出并探讨的一个老思想。当时他们面对着这样一个事实:生命只能出现在所有可能物理学参数的一个极端狭小的范围内,尽管奇怪,我们还是出现了,仿佛宇宙就是为了包容我们而设计的(所以才说“人存”)。苏斯金的特殊说法代表着一种宇宙图景,即林德前些年提出的所谓“永恒暴胀”。根据这幅图景,宇宙早期的迅速暴胀阶段生成的不仅仅是一个宇宙,而是一个无限的宇宙群。你可以想象宇宙的原初状态处于没有终止的指数式扩张。接着,气泡出现了,在那些地方膨胀急剧慢了下来。我们的世界就是其中的一个气泡,而另外还有无限多个。在这个图景下,苏斯金增加了一点:当气泡形成时,某个自然律就从众多弦理论中选出一个来主宰那个宇宙。结果是一大群宇宙,每一个都由一个随机选出的弦理论负责。那个景观里的每个可能的理论都能在所谓多重宇宙中找到自己的地方。
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苏斯金们鼓吹人存原理,我看是很不幸的,因为我们已经认识到了它对科学来说是一个脆弱的基础。由于每个可能的理论都决定着多重宇宙的某个部分,我们就做不出多少预言了。原因很简单。
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如果一个理论假定了一大群由随机选择的定律决定的宇宙,那么,为了做出预言,我们首先必须写出所有关于我们宇宙的事实。这些事实也同样适用于很多别的宇宙,我们把所有满足这些事实的宇宙的集合称作可能真实的宇宙。
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我们只知道我们的宇宙是可能宇宙中的一个。如果说一群宇宙是通过基本自然定律的随机分布产生的,那么我们就不可能知道别的什么了。只有当每个(或几乎每个)可能真实的宇宙都有某个在我们自己的宇宙中没有发现过的性质,才可能做出新的预言。
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例如,假定在几乎每个可能真实的宇宙中,最高共振频率是低音C,那么从所有可能真实的宇宙中随机选择出来的宇宙很可能以低音C的频率振动。因为我们除了知道自己的宇宙是一个可能真实的之外对它一无所知,所以我们很可能预言我们的宇宙也是唱低音C的。
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问题是,理论在所有宇宙的分布是随机的,很少有这样的性质。最可能的是,一旦我们确定了我们在自己宇宙中观测的性质,那么任何宇宙可能具有的其余性质将随机分布在其他可能真实的宇宙中。于是我们无法做出预言。
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我所讲的是宇宙学家们所谓的弱人存原理。正如名字所说,关于我们的宇宙,我们知道一件事情,那就是它支持智慧生命的存在;于是,每个可能真实的宇宙都必须是智慧生命能够生存的地方。苏斯金等人指出,这个原理一点儿也不新鲜。例如,我们如何解释我们处于这样一颗行星——其温度恰好使水处于液态?如果我们相信宇宙中只有一颗这样的行星,就会发现这是很令人疑惑的事情。我们不禁要相信一定存在一个智能的设计者。但一旦我们知道有大量的恒星和众多的行星,我们就会明白只是出于偶然,才会有很多适宜生命的行星。那么,我们出现在其中一颗也就不足为怪了。
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然而,行星类比和宇宙学情形还是有一点很大的区别,那就是除了自己的宇宙,我们不知道别的任何宇宙。存在一族宇宙的假设,是不能通过直接观察来证明的,因而不可能用来做任何解释。的确,假如真的存在一族有着随机定律的宇宙,我们就不会惊奇自己生活在我们能够生活的一个宇宙中。但我们生活在适宜于生命的宇宙这个事实,不能用来证明存在一族宇宙的理论。
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还有一个相反的论证,我们可以用行星的例子来说明。假定不可能看到任何其他行星,那么,当我们根据这一点推断只存在一颗行星时,我们将不得不相信一件非常不可能的事情,即那颗存在的唯一行星是适于生命的。另一方面,如果假定存在很多有着随机性质的行星,即使我们不可能看到它们,其中多半会有几个适宜于生命——实际上,那几乎是肯定的。于是我们可以说,存在众多行星的可能性比只有一颗行星的可能性要大得多。
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但这个看似强硬的论证却是错误的。66为看清这一点,我们将它与另一个根据相同证据进行的论证进行比较。相信智能设计的人会说,假如只有一颗行星而且适宜生命,那么很可能有一个智能设计者在发生作用。如果我们在两种情形下进行选择:①那颗唯一的行星只是因为运气才适宜生命,②有一个智能的设计者,他制造了那颗行星并使它适宜生命。那么,同样的逻辑使我们觉得第二个选择更有道理。
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多宇宙图景与智能设计图景起着同样的逻辑作用。二者都提出了不能检验的假设,如果假设对了,它将使不可能的事情成为可能。
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这些论证之所以错了,部分原因在于它们依赖于一个没有明说的假定——我们把握了所有可能的情形。回到行星的类比,我们不能排除未来某个时候也许会出现一个真正的解释,解释我们的行星为什么适宜生命。两个论证的错误在于它们都拿一个可能(但未经检验)的解释来对比一个不可能有解释的命题。当然,在只有这两个选择的情况下,一个解释会比任何未经解释的不可能性显得更为合理。
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几百年来,我们都有很好的理由相信存在大量行星,因为存在很多恒星——最近我们直接证明了存在太阳系外的行星。所以我们认同用多行星来解释我们行星的生命特征。但当问题涉及我们的宇宙为什么有生命时,我们至少有三种可能:
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1.我们的宇宙是大量有着随机定律的宇宙的集合。
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2.存在智能设计者。
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3.存在我们迄今未知的机制,既能解释我们宇宙为什么适宜生命,也能做出可以证明它或证伪它的可检验的预言。
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前两种可能在原则上是不牢固的,最合理的是主张第三种情形。实际上,那是我们作为科学家需要考虑的唯一可能,因为接受前面的任何一种都意味着我们学科的终结。
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有的物理学家声称必须严肃对待弱人存原理,因为它在过去指引我们做出了真正的预言。我这儿说的是我最仰慕的一些物理学家——除了苏斯金,还有温伯格,你大概还记得,第四章说过他和萨拉姆一起统一了电磁力和弱核力。于是,我很痛苦地拿出我的结论:在我考察的所有情形,他们的主张都是错误的。
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例如,我们根据英国天体物理学家霍伊尔(Fred Hoyle)在50年代的考察,考虑下面有关碳核性质的论证。人们通常拿这个论证来说明真正的物理学预言可以建立在人存原理的基础上。论证从一个观察事实开始:生命的存在需要碳。实际上,碳很丰富。我们知道它不可能从大爆炸产生出来,所以我们知道它必然是在恒星中制造的。霍伊尔发现,只有当存在碳核的某个共振态时,才能形成碳。他把预言告诉了一群实验家,他们找到了。
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