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日記

上帝存在证明5

今天与一个学友聊天。他对3月份的圣经初级课程感兴趣。很高兴增加了一个慕道友。

关于上帝的存在,我们继续看下去。

 

宇宙微调证明

宇宙微调证明依然也是一种目的论证明或者设计论证明,底层逻辑还是一样的:这个宇宙太精妙了,精妙到必须要有一个有目的的刻意设计才能解释得通。只不过,目的论者的知识水平又进一步提高了,不仅学习了生物化学方面的知识,现在又拿物理学来做论据了。

宇宙微调(Fine-Tuned Universe)简单说,就是这个宇宙的一些基本的物理规律和基本的物理常数非常精妙,是没有理由地精妙,好像就是为了使得生命的出现,甚至就是为了使得人类的出现,而被某种高级智能微调过。

当然,主张宇宙微调证明的学者有很多,也很难说到底是哪一个代表人物提出了这个证明,相对比较出名的有哲学家理查德·斯温伯恩(Richard Swinburne),有物理学家罗素·斯坦纳德(Rodney D. Holder),甚至有人说物理学家杨振宁先生也算是对宇宙微调论持同情态度的学者,因为前两年杨老在一次演讲中的一段发言很简明扼要地科普了宇宙微调论的基本精神。(相关视频片段,点击文末“阅读原文”,视频38:15处)

具体而言,宇宙微调具体调了些什么?下面我们简单科普一下。

我们知道,现代物理学之所以能够成为科学中的科学,成为所有科学中最硬核的内核,它最让人引以为傲的地方就在于,它是在第一性原理的基础之上,通过数学推导出来的一整套理论大厦,然后据此就能解释世间万物了。物理学家一直想给整个宇宙建立一套大一统理论(Grand Unified Theory,或者叫做万有理论(Theory of Everything,能够把广义相对论、量子力学等物理学整合在同一个理论模型之中,也就是把我们刚刚说的现代物理学最让人引以为傲的特点发挥到极致,用一个简洁的数学模型来解释宇宙万物。爱因斯坦晚年一直就在试图提出一个统一理论,当然,他晚年就一直耗在这事儿上,直到他去世都没有成功。

虽然,直到现在,物理学家的这个终极理想还没有完全实现,不过,目前的物理学家们已经提出了一个阶段性的准万有理论,叫做粒子物理学的标准模型(Standard Model of Particle Physics),在这个模型中囊括了夸克、轻子等组成物质的基本粒子,也囊括了强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用这些物理的基本相互作用。除了没法解释引力,宇宙万物都可以还原为这套标准模型中的基本粒子和基本相互作用。

但是,问题在于,在这个标准模型中,物理学家惊奇地发现,有25个底层的自由参数是没有道理就被设定成这样的。自由参数是指,这些参数不是计算推导出来的,它们只是恰好取了这个值,没什么道理可言。这就好比说,这个通过数学而推导出来的物理学大厦,它最关键的一些底层的部件,我们不知道它是从哪儿来的。

那为何又叫“自由”参数呢,因为这些参数的取值是可以自由调节的,它们并不是非得取这个值,它们取别的值的话,这个物理学标准模型依然是自洽的,也就是说,这些参数取别的值宇宙依然能够自洽地存在,但是,只要自由参数哪怕是变动一丁点,这个宇宙就就不会演化出生命,甚至不会产生星球,甚至连化学变化都不会发生,但是这样的宇宙完全是可以存在的。那么问题就在于,是谁把这些可以自由调节的参数调节到这种允许发生化学变化、允许产生星球、乃至允许演化出生命的不多不少正正好的数值的呢?

我们举具体的例子来说,精细结构常数α是量子电动力学的一个关键常数,用来表示电磁相互作用中电荷之间耦合的强度,它在标准模型中也就是电磁耦合常数,所以任何电磁现象都取决于这个精细结构常数。

但是问题在于,精细结构常数它不是算出来的,而就是写好方程以后,你必须手动输入这个数值,这个数值实验测定出来的,实验测定出它的值就是:1/137.035999139。这个数值多一点少一点都不行,如果α的取值比现在这个取值偏差4%,宇宙中就不会有稳定的碳元素存在。我们都知道,碳元素是构成我们现有生命的必要元素。至于这个精细结构常数为什么非得取1/137.035999139?不知道!没有任何道理。

再比如,上夸克和下夸克的质量也是标准模型里的自由参数。我们知道,世间万物都是由原子构成的,原子是由电子和原子核构成的,而原子核是由质子和中子构成的,而质子和中子都是由夸克组成的,区别就是,质子是由两个上夸克加一个下夸克构成的,而中子是由两个下夸克加一个上夸克构成的。

刚刚说了,上夸克和下夸克的质量也是自由参数,下夸克的质量的取值目前被设定的比上夸克大一些,所以这就造成了中子的质量仅仅比质子大0.1%左右,而这0.1%的差别非常重要,否则的话,质子就会衰变成中子,就不会有稳定的原子核,而这就意味着这个宇宙就没有化学变化发生。但是这个宇宙并不要求必须有化学,没有化学的宇宙一样可以自洽地存在,那么问题就在于,为什么上夸克和下夸克的相对质量就被设定成目前这种不多不少正正好的状态?

我们再拿广义相对论里的基本物理常数举例子,比如说引力,如果这个宇宙的引力稍微强一点点,那么恒星就会变得很不稳定,很快就会被燃尽;但另一方面,如果引力稍微弱一点点,那么恒星内部的压力就不够,根本就无法发光发热。那问题就在于为什么引力就被设定成目前这种不多不少正正好的状态?

引力只是其中一环,与此相关有太多其他因素需要和引力配合才行,比如宇宙膨胀,我们知道,引力是把物质聚在一起的力量,而相反还有一股让宇宙膨胀的力量,这股力量来自暗能量,如果暗能量的作用稍微强一点点,那么宇宙中的物质就没法受引力影响聚集成星球;如果暗能量的作用稍微弱一点点,那么大爆炸以后的宇宙很快就会再次缩回去。那问题就在于为什么暗能量的作用就被设定成目前这种不多不少正正好的状态?

这些基本的物理常数还有很多,篇幅有限,这里不一一列举了。这里我们要注意,刚刚提到的精细结构常数变动4%就怎么怎么样了,质子的质量变动0.1%就怎么怎么样了,都有个前提,就是在其他参数都不变的前提下,仅仅是这一个参数变了一点点,化学就没有了,星球就没有了,生命就没有了……这也就意味着,所有这些不同的物理常数组合起来以后,那可供选择的区间就更小更小了,哪怕是差一点点都不行,那么问题就在于,为什么目前所有这些参数的组合就正正好好落在黄金区间里面?

这是不是说明,为了使得生命出现,一个更高级的智能设计者在创造宇宙的时候,早已微调过了这些物理常数,使得它们都非常精准地落在了黄金区间。这就是宇宙微调论证。

有时候想想,微调现象真的挺神奇的,这个宇宙真还不是有一点巧的问题,而是太太太……太巧了,巧到让人不可思议。物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)推算过,如果这些基本的物理常数是随机选择的话,那么要随机摇号摇出一个能演化出生命的物理常数套餐组合,中奖的概率是1/10^229。这么巧的事儿,你不能跟我说这是乱打的啊,乱打可是打不出1/10^229啊。

有人反驳说:这不就和之前提到的迈克尔·贝希说的不可化约的复杂性是一个思路嘛,就是每一个参数都很巧,然后组合在一起形成一个更巧的整体的套餐组合才形成了这个适合生命生存的宇宙,那我们同样可以通过演化论的思路来反驳这个——宇宙诞生到今天有138亿年了,这么久的时间,不断地试错,仅仅通过自然选择就可以让这个宇宙演化成为一个适合生命生存的宇宙。这就相当于中彩票的概率虽然很小很小,但时间足够长,买了138亿年,怎么着都该中了吧。

但是,不要搞错了哦,宇宙微调论者说,请问,演化的前提是什么,是这个东西会随着时间而发生变化,然后在自然选择的作用下变得越来越适合生存,但是,请问,什么叫物理常数?常数的意思就是它不是变量,它是不变的量所以才叫常数。这就好比现在的光速是299792458m/s,难道100亿年前的光速就比现在年轻一点,所以跑得快一点?我们知道,生命是可以演化的,宇宙的环境也是可以演化的,但是物理规律和物理常数自从宇宙诞生起就是恒定不变的。这也就是说,自然选择对解释物理常数不起作用!

这一下确实,把无神论者直接就给整懵了,因为宇宙微调论把自然选择的武功给费了,那自然选择这招用不了以后,无神论者真就不知道该怎么回击了。所以说,你要是跟科学家讲宇宙设计论,你光是讲这个宇宙好巧啊,这就显得你很没文化,但如果你跟科学家讲宇宙微调fine-tuning,人家至少要会认真对待你的这个说法。因为毕竟,当你知道了这些底层的真相以后,不得不发出杨老的那个感叹——当你知道的越多,你就很难相信这个宇宙是偶然产生的。

这个宇宙太巧了,它还不单单是生物学上的巧,生物学上的巧还可以通过演化论来解释,它是物理常数上的巧,那可真就太巧了。对于这种加倍的巧合,我们必须给出一种加倍的不同寻常的解释。天文学家卡尔·萨根说过:非同寻常的论断需要有非常寻常的证据(Extraordinary claims require extraordinary evidence.)。当然,这句话一般是被用来反驳迷信或者反驳有神论的,但是放在这里,我们套用这个句式也可以反过来说:非同寻常的巧合也需要非同寻常的解释(Extraordinary coincidences require extraordinary explanation.)。

 有些事情,我们发现太巧了,巧到简直不可思议,那最合理、最简洁、最省事的最佳解释就是:这些巧合就是出于一个目的而被设计出来的。

对宇宙微调证明的

批评与辩驳

如果想要反驳宇宙微调论证的话,关键问题就在于,怎么解释宇宙微调现象,怎么解释物理常数的取值都这么恰到好处。目的论者的解释就是被上帝或者更高级的智能微调过的,那如果要反驳这个,你就需要撇开上帝解释微调现象。

我们大概梳理了一下,如果要撇开上帝来解释微调的话,大概会有五种路数:

1.物理常数并不精妙

第一种就是说,这个宇宙的物理常数其实并没有被所谓的调整得恰到好处,并没有被fine-tuned,这也就是说,这个宇宙一点儿也不特殊。你觉得特殊,是因为你自己就在这宇宙里面,所以王八看绿豆,你总有一种一切都是最好的安排的错觉。

其实,如果这个宇宙的物理常数取别的值,一样可以诞生生命,物理学家罗尼·哈尼克等人认为,即便这个宇宙没有弱相互作用,理论上依然可以演化出生命。天文学家亚伯拉罕·勒布认为,即使宇宙常数比现有的大一千倍,在矮星系中的行星上也仍然可能存在生命。

总之,这个宇宙并不特殊,并没有为了让生命诞生而被微调得恰到好处。

当然,这个说法只是一个理论上的推测,这就没法有实锤的证据了,因为这就是在假定,如果我们底层的游戏规则是不同的,我们能玩出什么样的游戏,这就不好说了。另外,即便物理常数取别的值也能演化出生命,好像演化出生命,乃至演化出智能生命很容易的样子,那么问题来了,为什么到目前为止,我们都没有收到任何外星文明的信号?如果宇宙常数并不特殊,那按理说外星文明早应当演化出来了,那么请问他们在哪里?当然了,这就是另外一个大问题了,我们下一期的议题就是这个,这里先提前预告一下。

2.大一统理论

对微调现象的第二种解释就是说,这些物理常数其实并不是真正的常数,也就是说,并不是毫无道理被设置成那些个取值,而很有可能是根据一个更为基本的大一统理论而计算出来的结果。

之前说了,物理学家想要找到一个大一统理论,现在还没完全实现,粒子物理学的标准模型并不是真正的大一统理论,它还没有把广义相对论囊括进来,所以才会有20多个所谓的自由参数不知道是为什么得来的,看起来好像是被谁故意微调成那个取值。但是,当有一天,我们的物理学家找到了一个能够统一量子力学和广义相对论的更底层的大一统理论以后,我们就会发现,这20个数其实并不是被微调出来的,而是被算出来。

到时候我们就会发现,这些数其实一点儿也不精妙,一点儿都不神奇,我们只要按照那个更底层的第一性原理计算,冰冷无情地计算,就把这些数都算出来了。

所以我们目前暂时解释不通的事情,并不能说明这个世界很神奇,我们要做的就是等待物理学的进一步发展就解决了。

当然,对于这个回应的再回应,首先,这个大一统理论能不能找到,就是个问题,上个世纪的物理学家还在雄心勃勃地找这个,现在的物理学家们对此都有点躺平了。另外,即便找到了一个统合了目前所有物理学的大一统理论,也就是一个解释范围更广的第一性原理,但是我们依然面临这个问题——这个第一性原理为什么是这样的?为什么这个第一性原理恰好被给定的适合演化出生命的状态?……永远要面临这个问题。

3.常数随时间变化

下述三种解释,招数都是试图把先前被宇宙微调论者废掉的自然选择这套武功再练回来,继续拿这套武功打人。

第三种解释就是,这个宇宙的物理常数并不是恒定不变的,而是会随着时间而发生变化的。

之前说了,物理常数不是变量,所以自然选择对这种不发生变化的东西不起作用,但是,如果所谓的物理常数,也是在时间中发生变化的呢?那这样的话,自然选择就能解释为什么这些取值那么巧妙了,因为在漫长的138亿年的时间,通过试错的算法,恰好在这个时间点的这个宇宙空间里,物理常数的取值恰好演化到了适合诞生生命的区间里面。

早年间,物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)就认为,万有引力常数,也就是我们中学时候学的那个牛顿常数或者叫做重力常数G,是随着时间发生变化的,它是随着宇宙年龄的增长而逐渐变小的。

另外,之前提到的精细结构常数α,最近一些年,也有物理学家认为α是随时间变化的,而且这次不单单是假说了,而是有一定的实验证据的。一九九九年,澳大利亚的天文学家约翰·韦伯(John Webb)通过观测120亿年前的类星体发出的光谱,测算出120亿年前的α的数值和目前地球上的α的数值,相差了100万分之一。二零零零年以后,韦伯团队又观测了143个类星体的光谱,测算出精细结构常数α在过去10亿年间大约改变了20万分之一。

当然,有其他科学家认为这有可能是观测误差,而韦伯团队坚持自己的观测和计算是准确的。目前这还在争论之中,还不能实锤地说明什么问题。但是,我们可以设想一下,如果物理常数真的会发生变化的话,那我们的三观就要重新建构了,这说明广义相对论很可能就要被推翻了,或者至少要做出重大的修正。它带来的未知比带来的已知要更多。

4.多重宇宙

另一种试图练回自然选择这一招的解释就是,我们这个宇宙的物理参数套餐,只是多元宇宙中的其中一个套餐。

刚刚说了,物理学家在试图找到一个大一统理论,其中,有一种M理论(M-theory就是候选之一,这个M理论其实也就是美剧《生活大爆炸》里的谢尔顿早期研究的超弦理论,M理论也是霍金在《大设计》里狂吹的一套理论。这个理论就是支持多元宇宙的。

确实,我们这个宇宙的物理常数也并不一定非得取这样的数值,那么为什么恰到好处地取了这样的数值呢?因为M理论允许有许许多多不同的物理常数的组合套餐,大概有10的500次方种组合,这些不同的组合套餐也就对应着不同的平行宇宙,在不同的平行宇宙里就有不同的物理常数,因此也就有不同的物理规律,比如有的宇宙里空间就不是三维的,在有的宇宙里上夸克就比下夸克质量更重,因此就没有化学反应。

所以这就造成,在绝大多数的平行宇宙里是没有演化出生命的,这是一个大概率事件,也只有极少数宇宙中的物理常数的组合套餐适合演化出生命,而我们恰好就生活这个极少数的宇宙之中。所以说,并不是有一个设计者微调了我们这个宇宙的物理常数,你看到的,是我们这个宇宙的物理常数特别巧合地符合了生命演化的条件,但是你没看到的,是绝大多数平行宇宙一片荒凉。确实,物理规律在这个宇宙里面没法演化,但是,存在多重平行宇宙,不同的宇宙有不同的物理常数,所以自然选择对物理常数又能发挥作用了。

当然,也有人再反驳说,这个M理论目前只是一个数学推算,并没有什么物理学证据,存在别的宇宙这事儿到哪去找测量的证据?所以这个M理论就没法证伪,现在是越搞越玄乎,谢尔顿后来不就是搞不下去,换了别的研究方向了嘛。

5.生物宇宙

第五种解释和第四种思路有点类似,也是说我们这个宇宙不是唯一的,所以自然选择还是能对物理常数发挥作用的,而且更进一步,这个宇宙之所以能够受到自然选择的作用,是因为宇宙本身就像个生物体一样,是有生有死的,而且,宇宙是会繁殖的。

物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)提出过一种假说,我们知道,我们这个宇宙里面有黑洞,黑洞产生的机制是,恒星燃尽后引力坍缩,如果这个星球的质量足够大,它就会坍缩成一个黑洞,然后,这个黑洞里的物质会被压缩到一个无限致密的点,也就是奇点上,而斯莫林认为,在它达到奇点之前,黑洞里的物质可能会又开始膨胀并且大爆炸出一个新的宇宙。所以宇宙就像出芽的方式,通过黑洞坍缩、爆炸而不断自我复制,这个宇宙就是一个生物体。

从上一个宇宙的黑洞里面生出来的新宇宙,它当然也是具有繁殖能力的,也就是它也会产生黑洞,这个道理也是一个生物学道理,也就是说,在生物学上,如果我们问:为什么某个生物具有某种特定的性状?比如为什么人类具有对生拇指?答案是,因为对生拇指有利于人类的繁殖,那么自然选择就会把对生拇指给筛选下来。同样的道理,在宇宙尺度上,我们如果问:为什么这个宇宙的物理常数被设置成这样?是因为有这样常数的宇宙可以使得黑洞形成,从而进行自我复制,所以自然选择就会把有这样物理常数取值的宇宙给筛选下来。

旧宇宙会生新宇宙,而这个新宇宙的物理常数会与上一个旧宇宙略有不同,就跟我们生孩子似的,会发生一定程度的变异,孩子跟我很像,但也还是有不同的,随着繁殖的代际不断增多,多到一定数量级,其中就会演化出一个物理常数恰好是适合诞生智能文明的宇宙,这就是自然选择的力量。

当然,对这种生物宇宙的说法,也有其他学者进行了批评,或者准确说是改造,比如宇宙学家爱德华·哈里森(Edward R. Harrison)和暴胀理论之父阿兰·古斯(Alan Guth)等人就认为,宇宙是通过黑洞坍缩不断创生,这个理论没问题,但创生的机制并不完全是来自自然选择,因为靠自然选择来演化出一个各项物理常数适合演化出智能生命的宇宙,概率实在是太小太小了,而要提高这个概率,完全可以通过有目的的安排来实现。

 

这就好比,通过自然选择来筛选出一个物理常数适合演化出智能生命的宇宙,就相当于通过基因突变来突变出一个天才儿童出来,这得生多少代啊,概率实在太小了,而通过基因编辑我们可以直接定制一个天才儿童出来。正所谓穷人靠变异,富人靠科技,如果我们人类掌握了科技手段,我们就可以打破自然选择的束缚,而有目的地创造出一个适合演化出智能文明的宇宙。

具体的流程大概是这样的:上一个宇宙中的智能生命,也就是外星人,或者应该叫做外宇人,通过高科技创造并且微调了我们这个宇宙,使得我们这个宇宙能够演化出智能生命,也就是我们人类,那等我们人类发展到一定阶段以后,比如说人类发明了大型强子对撞机,我们就可以通过科技手段制造黑洞,从而创造新的大爆炸诞生出新的宇宙。当然,我们人类的使命也是,在创造的新宇宙的时候把这个宇宙微调成适合演化出智能生命的状态,把这个智能在多重宇宙中传承下去。那在这个意义上,这个创造者也就相当于是上帝了。

当然,如果是这样的话,也会面临一个问题:创造我们这个宇宙的外宇人的宇宙又是谁创造的呢?这又回到此前我们讲阿奎那的时候提到的,无限回溯成不成立的问题,这个问题就是一个争论不休的问题了。

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杨一平