宇宙并非为我们而造

今天小编分享的科学经验：宇宙并非为我们而造，欢迎阅读。

《真探》第一季剧照。© 豆瓣电影

利维坦按：

人择原理认为，我们之所以活在一个看似调控得如此准确、以至能孕育我们所知的生命的宇宙之中，是因为如果宇宙不是调控得如此准确，人类便不会存在，更遑论观察宇宙。这也可以理解为：被观测的宇宙的环境，必须允许观测者的存在。

当然，对人择原理持怀疑和批评的人大有人在，他们认为，这简直就是一种赘述，类似于说 " 如果事情本来就是不同的，那它就是不同的 "。人择原理似乎在暗示说，若我们有能力思考宇宙，那么一些基本的物理常数只能落在特定的区间。

抛开这个不谈，我个人倒是更关心爱因斯坦当年的问题，即，月亮只在我们看着它的时候才存在吗？他的这个问题正是对于玻尔量子怪诞性的某种不满。这又需要引入 " 退相干 " 的概念，按照菲利普 · 鲍尔的说法，我们理解为退相干的这种现象，" 其实不是叠加态的丢失，而是我们在原初系统中观察叠加态能力的缺失 "。所以，哪怕没人正在赏月，月亮也实打实地高悬在那儿——因为，环境已经 " 测量 " 了它，并且未来也会永不停歇地持续 " 测量 " ——正如同我们的宇宙。

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希伯来圣经有趣的一点在于，《创世纪》第一章所讲述的创世故事里，从来没有说过上帝是为了人类而创造世界。

《圣经》第一卷第一章写道，上帝用六日创造天地，并于第七日安息。在第六日，他创造了男人和女人（在这段讲述中，不曾提及用男人的肋骨创造女人）。

在第 26 节中，上帝解释了他如何造我们、为何造我们：

" 我们要照着我们的形像，按着我们的样式造人，使他们管理海里的鱼，空中的鸟，地上的牛群，和全地，并地上所行的一切生灵。"

然后他创造了第一批人类并命令他们 " 遍满地面，治理这地 "。他把所有的植物和动物都赐给人类作食物（第一章没有提到禁果）。此前上帝说一切都是 " 好的 "，现在一切都 " 甚好 "。

在这个故事中，从来没有提过上帝是为了人类而创造世界。实际上，他创造人类做地球的管家（注意，不是天堂的管家）。换句话说，我们是为了这个世界而被创造出来，而非相反。我们享有的特权在于按照上帝的形象被创造出来，并照料地球这颗行星。

因此，就像野兽先生的克隆人一样，尽管我们并非最高权威，但我们要代替上帝来照看地上的一切。然而，与克隆人不同的是，我们真实存在（译者注：MrBeast，油管著名视频博主，因行程过于密集，曾有流传甚广的谣言称他有多达十个克隆人，后被本人亲自辟谣）。

当科学家和科学作家构建自身的起源故事、并把人类置于宇宙中心时，他们需要牢记这一点。

人择原理（anthropic principle）认为，宇宙之所以是现在这个模样，是因为我们在这里观察它，这一理论暗示着，宇宙之所以能够精确调整成这样，仅仅只是因为我们在这里，没有其他原因。如果自然界的某些常数与如今稍有区别，物质甚至不会形成，原子也不会存在。

我们必须面对这个事实：就像地球一样，宇宙也处于适宜生命存在的适居带，但它并非必然如此。

从宗教的角度来看，人们可以简单地断言，上帝之所以如此创造宇宙，是因为这正是他的愿望。至于宇宙其余部分的神圣目的，那是个谜。

然而，我不喜欢这个论点，因为即使从神学的角度来看，这也不是一个真正的答案。这是在逃避问题。

人择原理只是这种宗教观点的世俗等价物。

我们有充分的理由相信，宇宙并非因为生命而存在。

宇宙中的大部分是无生命的，有着大量的死物质和更多的虚空，而且，有强有力的证据认为，假如宇宙果真受到人择原理的引导，它的形态将会变得非常不同。

奥地利物理学家玻尔兹曼（1844-1906）胸像，上方是熵的定义。被观测的宇宙总会处于几乎是不可能的高度不平衡状态，因为只有这样的状态随机出现后，大腦才能得以存在以便观察宇宙。而对于玻尔兹曼的 " 玻尔兹曼宇宙 " 假说有这样一种意见：热力学涨落最普遍的情况总体上来说都是尽可能接近平衡态的；因此，不管以怎样合理的准则判断，在玻尔兹曼宇宙中，被无数邻近恒星包围的人腦的数量都会被孤独存在于空洞宇宙中的 " 玻尔兹曼大腦 " 的数量远远超过。© wikipedia

事实上，130 年前，路德维希 · 玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）就解决了这个问题，他提出，在这样一个纯粹随机产生的宇宙中，如有像我们这样的 " 人类 " 存在，" 他 " 极可能拥有一个充满虚假记忆和感知的大腦（而非像我们一样拥有进化而来的大腦）。这种 " 玻尔兹曼大腦 " 的人择宇宙概念中只包括了最小量的空间、物质和时间。

自那时以来，每一个起源故事都不得不面对玻尔兹曼理论的诘问，要么接受它，要么拒绝它，但科学家们在接受它时是冒着风险的。

美国理论物理学家肖恩 · 卡罗尔（Sean Carroll）认为，那些预言玻尔兹曼大腦的确存在的宇宙学论点不值得考虑 [ 1 ] 。这并不一定是因为我们实非玻尔兹曼大腦，而是因为，假如我们的存在确实来自随机涨落，那么我们就没有理由相信自己头腦中的知识，因为这些知识也是由随机涨落产生的。

因此，我们必须承认，要么，我们的知识和我们的宇宙之间存在着真实的相关性（但如果它们都是随机涨落，这种相关性就不太可能存在）；要么，我们正身处一种无望的境地中：理性对我们毫无帮助，因为它依赖于随机的知识。

因此，任何暗示我们是玻尔兹曼大腦的宇宙论观点都必须被打破。我们不能是随机涨落。

美国宇航局模拟两个黑洞合并时的动画演示。© NASA

另一种选择是，认定我们的宇宙实际上是其他宇宙通过黑洞的生成进化而来的。

这被称为宇宙自然选择假说（Cosmological Natural Selection，CNS），它由美国理论物理学家李 · 斯莫林（Lee Smolin）在上世纪 90 年代初提出 [ 2 ] 。

我之前曾在两篇文章中介绍过这种假说 [ 3 ] [ 4 ] ，但是现在，我想用这篇文章的剩余部分来谈谈为什么这个观点更有道理，并回应某些对它的批评。

宇宙自然选择意味着，宇宙存在的目的并非为了产生生命，而是为了尽可能多地产生包含子宇宙的黑洞。这就解释了宇宙为什么如此庞大，球体为什么是物质最有可能的结构（恒星、行星和黑洞），以及引力为什么是纯粹的吸力 [ 5 ] 。

宇宙学家们一致认为，最终，宇宙里将只有黑洞。它们将吸尽所有的物质，然后在万亿万亿年的时间里慢慢衰变。

这个模型的问题之一在于，它并没有解释宇宙为何会产生除黑洞以外的任何东西。它本可以在大爆炸期间尽可能多地只产生黑洞。

‍ © Giphy

有证据表明，超大质量黑洞实际上在宇宙历史的极早期（最初的 10 亿年内）就迅速形成了，不过，它们形成于星系中心，那里的气体密度非常适合黑洞的形成。

此外，可能还形成了大量质量较小的黑洞，作为类星体，它们无法被探测到，只能通过引力波探测器来观察 [ 6 ] 。

因此，如果说黑洞是宇宙繁殖的一种手段，那么我们的宇宙在极早期就开始了这一过程，尽管如此，它仍然需要时间来形成星系，这些星系吸积物质，以形成孕育这些黑洞的子宫。

许多生物会延迟繁殖，它们会通过多种方式为收集食物和避开掠食者的任务做足准备，从而更轻松地帮助后代生存。看起来，宇宙并不处于被吞噬的危险之中（它可能会与另一个宇宙合并或是坍塌），不过，我们几乎无法真正确认这一点，因为我们看不到宇宙之外。

也许，它之所以延迟黑洞的产生，是为了让黑洞彼此之间的距离足够远，不会彼此碰撞。因此，宇宙的膨胀速度既不会过快，导致物质撕裂，也不会过慢，导致所有物质都堆在一起，这种不快不慢的速度可能就是黑洞形成的最佳条件。

反对宇宙自然选择假说的论点之一是，一个拥有大量暗能量的空宇宙完全可以轻易地从虚无中产生黑洞。那么，为什么还需要物质呢？为什么我们的宇宙所拥有的暗能量比起理论上要相对少不少呢？毕竟，代表暗能量的宇宙学常数很小。这个常数只需稍稍增加，就会导致无限的时间内产生多得多的黑洞，那么，为什么宇宙没有演化出这种情况呢？

对于这种批评的一个反驳是，我们实际上并不知道暗能量能否产生黑洞。这将是一个量子过程，因为暗能量必须自发地通过涨落产生黑洞。如果没有有效的量子引力理论，我们就无法搞清楚这一点，而我们现在就是没有这样的理论。

136 亿年前宇宙中暗物质分布的模拟示意。© National Geographic

这个论点还取决于暗能量是否稳定——比如可以通过常数来表示，但这只是一个恰好有效的宇宙模型。我们不能基于这个模型对无限时间中的情形进行推测。因此，即使暗能量产生了黑洞，我们也不知道它是否会随着时间的推移而消失，在这种情况下，当前值的微小变化并不会影响到遥远的未来。说到底，我们就是不知道引力理论在万亿年里是如何运作的。

更糟糕的是，我们不能确定由自发涨落产生的黑洞宇宙是否在任何意义上 " 合适 / 健康 "，因为它们是随机产生的。生物有机体肯定不会以这种方式繁殖、产生随机的 DNA 链。它们会生成自己的复制品。因此，我们的宇宙所产生的黑洞在某种程度上包含了我们宇宙的 DNA，否则自然选择就不适用。

随机产生的黑洞就只是，呃，随机的，它们多半包含了它们产生的任意宇宙中的随机物理定律。这样的宇宙很可能活不了多久，也无法产生后代，即使有后代，数量也会很少。

虽然爱因斯坦的引力理论只能从质量、电荷和角动量上区分不同的黑洞，但量子引力理论也许确实可以从其他方面区分黑洞。特别是，这些子宇宙中的物理定律的建立过程可能在很大程度上取决于黑洞的形成方式。因此，来自恒星塌缩的黑洞将是我们宇宙的 " 复制品 "，而随机产生的黑洞则不会是。

宇宙自然选择理论的美妙之处在于，它创造了一个动态的多元宇宙，不断刷新自身、创造出一代又一代。这与永恒暴胀（Eternal Inflation）这样的理论形成了鲜明的对比，永恒暴胀论试图建立一个静态、随机的多元宇宙，并依赖于人择原理来证明自己的观点。

此外，宇宙自然选择理论也非常清楚地解释了为什么我们并非玻尔兹曼大腦，并阐明了宇宙并不是为我们创造的。相反，正如《创世纪》所言，我们是为它而生的。

参考文献：

[ 1 ] arxiv.org/abs/1702.00850

[ 2 ] arxiv.org/abs/hep-th/0612185

[ 3 ] medium.com/the-infinite-universe/the-universe-makes-more-sense-if-it-evolved-to-produce-black-holes-instead-of-life-4669582d6fc2

[ 4 ] medium.com/the-infinite-universe/the-big-bang-may-be-a-black-hole-inside-another-universe-79ce12613c60

[ 5 ] onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cplx.21446

[ 6 ] iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aa9aea