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霍伊尔预言的成功有时成了人存原理的支持。但前面一段从生命出发的论证与那段的其余部分没有逻辑关系。霍伊尔其实是从宇宙充满了碳的事实得出一个结论,而他的基础是假定必然存在某个碳的生成过程。我们和其他生命由碳组成的事实,并不是论证所必须的。
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经常引用的另一个支持人存原理的例子是温伯格1987年在一篇著名论文里对宇宙学常数的预言。在那篇论文里,温伯格指出,宇宙学常数必然小于某个值,否则宇宙将急速膨胀下去,不可能形成星系。67因为我们看到的宇宙充满了星系,所以宇宙学常数必须小于那个值。确实如此,也必须如此。这是很漂亮的科学。但温伯格将它有效的科学论证推得更远。他说,假定存在一个多重宇宙,假定宇宙常数值随机分布在它们中间,那么在可能真实的宇宙中,宇宙常数的典型值将具有与星系形成相应的最大数量级。于是,假如多重宇宙的图景是对的,那么宇宙学常数就具有可能的最大值,而同时允许星系的形成。
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温伯格发表这个预言时,人们还普遍相信宇宙学常数等于零。因此,当他的预言大约在10%的精度内正确时,确实令人惊讶。然而,当新的结果要求对他的结论进行更仔细的验证时,问题就来了。温伯格原来考虑的一族宇宙,只有宇宙学常数是随机分布的,而其他参数都是固定的。其实,他本该在容许星系形成的所有宇宙中平均,允许所有参数变化。如果这样进行预言,宇宙学常数值就将差得很远。
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这说明了这类推理的一贯问题。如果我们的图景需要随机分布的参数,而我们只能观测其中的一组,那么我们可以得到很大范围的预言,就看我们对未知和不可见的那些参数做什么样的假定。例如,我们每个人都属于很多群体,在有些群体中我们也许是代表性成员,但在其他许多群体中我们是非代表性的。例如,在为本书写的作者小传中,我写的都是有代表性的东西。你能从中了解我多少呢?
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还有许多其他情形,也许验证了某个弱形式的人存原理。在基本粒子物理学的标准模型中,有些常数如果真是通过在一族宇宙中的随机分布进行选择的,就完全不会有我们预期的数值。我们预期夸克和轻子的质量除了第一代而外应该是随机分布的,但我们发现了它们之间的关系。我们预期基本粒子的某些对称性会被强核力打破更多,我们预期质子衰变比现在实验所限制的更快。实际上,我不知道哪个成功预言是从具有随机的定律的多重宇宙推导出来的。
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但第三种情形又如何呢?它是以可以检验的假设为基础来解释我们宇宙的生命特征的。1992年,我公开提出了这样的设想。为了从多重宇宙得到可以检验的预言,宇宙族一定不能是随机的。它必须具有复杂的结构,从而存在所有或多数宇宙都具有的与我们的存在无关的性质。这样我们才能预言我们的宇宙具有那些性质。
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得到这种理论的一个方法是向生物学的自然选择方式学习。我构造这个图景是在80年代末,那时已经清楚弦理论将以大量不同形式出现。从进化论生物学家道金斯(Richard Dawkins)和马古利斯(Lynn Margulis)的书中,我了解到生物学家已经有基于可能的显型空间(他们称之为适应性景观)的进化模型。我借用这个思想和名词,设想了一幅宇宙从黑洞内部生成的图景。在《宇宙的一生》(1997)中,我仔细考察了整个思想的意义,这里就不多说了;我只想说,那个我所谓的宇宙自然选择的理论,做出了真正的预言。1992年,我发表了其中的两个,它们也就从此确立起来了,尽管可能被后来的许多观察证明是错误的。两个预言是,68没有质量大于1.6个太阳质量的中子星,和暴胀生成的——也许就是在宇宙微波背景中看到的——涨落谱,应该与可能的最简单形式的暴胀一致,只有一个参数和一个暴胀子场。
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苏斯金、林德和其他研究者批评过宇宙自然选择的思想,因为他们声称永恒暴胀生成的宇宙数目将远远超过从黑洞生成的宇宙数目。为说明他们的反对,需要了解暴胀的预言有多大可靠性。有时候,这种情形变成了没有永恒暴胀就很难有暴胀,而它的证据是,暴胀宇宙学的某些预言得到了证实。然而,从暴胀到永恒暴胀的转变,假定了在我们目前宇宙尺度成立的结论可以毫无阻碍地推广到更广大的尺度。这里存在两个问题:第一,从当前尺度向更大尺度外推,在某些暴胀模型中也隐含着向更早、更小的尺度外推。(我这里不做解释,但它对几个暴胀模型是对的。)这意味着为了得到一个比我们当前宇宙大得多的暴胀宇宙,我们必须将早期宇宙的描述推广到比普朗克尺度小得多的时间,而在那之前,量子引力效应主导着宇宙的演化。这是有疑问的,因为暴胀的通常描述假定时空是经典的,没有量子引力效应;而且,几个量子引力理论都预言不存在比普朗克时间更小的时间间隔。第二,有证据表明,暴胀的预言在我们当前能观测到的最大尺度上没有得到满足(见第13章)。于是,从暴胀外推到永恒暴胀,既有理论困难也有观测困难,所以它对宇宙自然选择并不构成强有力的反驳。
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虽然人存原理没有、也不太可能引出任何真正的预言,苏斯金、温伯格和其他一流物理学家却很欢迎它,认为它不但标志着物理学的进步,也标志着我们对什么是物理学理论的认识的进步。温伯格在最近的一篇文章中说,科学史上的多数进步都是以关于自然的发现为标志的,但在某些转折点,我们发现的是科学本身……现在我们也许站在一个新的转折点,我们作为物理学理论的合法基础将发生剧烈的变化……弦景观展示的参数的可能值越多,它就越可能使人存原理成为物理学理论的新的合法基础:任何研究自然的科学家都必然生活在那景观的一角,那里的物理学参数的取值正好适合生命出现并进化为科学家。69
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温伯格正是以标准模型的贡献闻名的,他的著作总是洋溢着动人而清醒的理性。不过,简单地说,当你也像这样推理时,你就不能让你的理论经受某些检验——而科学史反复证明,必须经过这些检验才可能区分哪些理论是正确的,哪些理论是优美却是错误的。为此,理论必须做出能被证实或否定的具体而精确的预言。如果预言有很高的被否定的风险,那么证实的意义就十分重大了。如果既不会被证实,也不会被否定,那就没办法继续做科学了。
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科学怎么会遭遇一片广袤的弦景观呢?这个问题的争论在我看来有三种可能:
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1.弦理论是对的,随机多重宇宙也是对的,为了包容它们,我们必须改变科学研究的法则,因为根据通常的科学规范,如果理论没有做出可以证明或证伪它的独特预言,我们就不应该相信它。
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2.我们最终会找到一个方法,从弦理论导出真正的可以检验的预言。为了实现这一点,我们可以通过证明确实存在一个独特的理论,或者通过一个不同的能产生真正可检验预言的非随机的多重宇宙理论。
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3.弦理论不是自然的正确理论。自然也许最好是由别的某个尚未发现或接受的理论来描述,它能带来真正的最终能被实验证实的预言。
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我觉得令人深思的是多数著名科学家似乎都不能容忍弦理论或多重宇宙的假没是错误的。下面是他们的一些言论:
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“根据人存原理的推理与理论物理学的历史目标是那么背道而驰,即使在认识到它可能是必须的之后,我很长时间仍然反对它,不过现在好了。”
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——波尔琴斯基
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不喜欢人存原理的人简直就是睁眼瞎。
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“一派广袤的风光可能出现在我们面前,这是理论物理学激动人心的进步,迫使我们重新思考我们的许多假设。我从内心感到它也可能是正确的。”
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——阿卡尼-哈姆德(NimaArkani-Hamed,哈佛大学)
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“我想那景观很可能是真的。”
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——特格马克(Max Tegmark,麻省理工学院)
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威藤似乎很困惑:“我没有什么深刻的话好说了。我希望我们能学会更多。”70
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说这些话的人没有一个不是我所敬仰的。然而,在我看来,任何公正的没有盲目崇信弦理论人都会把这种状况看得很清楚。理论没能做出任何可以检验的预言,而它的某些支持者不是承认这一点,而是寻求改变规则,使他们的理论不必经历科学通常需要经历的考验。
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