宇宙并非為我們而造

今天小編分享的科學經驗：宇宙并非為我們而造，歡迎閲讀。

《真探》第一季劇照。© 豆瓣電影

利維坦按：

人擇原理認為，我們之所以活在一個看似調控得如此準确、以至能孕育我們所知的生命的宇宙之中，是因為如果宇宙不是調控得如此準确，人類便不會存在，更遑論觀察宇宙。這也可以理解為：被觀測的宇宙的環境，必須允許觀測者的存在。

當然，對人擇原理持懷疑和批評的人大有人在，他們認為，這簡直就是一種贅述，類似于説 " 如果事情本來就是不同的，那它就是不同的 "。人擇原理似乎在暗示説，若我們有能力思考宇宙，那麼一些基本的物理常數只能落在特定的區間。

抛開這個不談，我個人倒是更關心愛因斯坦當年的問題，即，月亮只在我們看着它的時候才存在嗎？他的這個問題正是對于玻爾量子怪誕性的某種不滿。這又需要引入 " 退相幹 " 的概念，按照菲利普 · 鮑爾的説法，我們理解為退相幹的這種現象，" 其實不是疊加态的丢失，而是我們在原初系統中觀察疊加态能力的缺失 "。所以，哪怕沒人正在賞月，月亮也實打實地高懸在那兒——因為，環境已經 " 測量 " 了它，并且未來也會永不停歇地持續 " 測量 " ——正如同我們的宇宙。

在網易雲音樂搜索【利維坦歌單】，跟上不迷路

我們有一個新号【利維坦行星】，可以關注

希伯來聖經有趣的一點在于，《創世紀》第一章所講述的創世故事裏，從來沒有説過上帝是為了人類而創造世界。

《聖經》第一卷第一章寫道，上帝用六日創造天地，并于第七日安息。在第六日，他創造了男人和女人（在這段講述中，不曾提及用男人的肋骨創造女人）。

在第 26 節中，上帝解釋了他如何造我們、為何造我們：

" 我們要照着我們的形像，按着我們的樣式造人，使他們管理海裏的魚，空中的鳥，地上的牛群，和全地，并地上所行的一切生靈。"

然後他創造了第一批人類并命令他們 " 遍滿地面，治理這地 "。他把所有的植物和動物都賜給人類作食物（第一章沒有提到禁果）。此前上帝説一切都是 " 好的 "，現在一切都 " 甚好 "。

在這個故事中，從來沒有提過上帝是為了人類而創造世界。實際上，他創造人類做地球的管家（注意，不是天堂的管家）。換句話説，我們是為了這個世界而被創造出來，而非相反。我們享有的特權在于按照上帝的形象被創造出來，并照料地球這顆行星。

因此，就像野獸先生的克隆人一樣，盡管我們并非最高權威，但我們要代替上帝來照看地上的一切。然而，與克隆人不同的是，我們真實存在（譯者注：MrBeast，油管著名視頻博主，因行程過于密集，曾有流傳甚廣的謠言稱他有多達十個克隆人，後被本人親自辟謠）。

當科學家和科學作家構建自身的起源故事、并把人類置于宇宙中心時，他們需要牢記這一點。

人擇原理（anthropic principle）認為，宇宙之所以是現在這個模樣，是因為我們在這裏觀察它，這一理論暗示着，宇宙之所以能夠精确調整成這樣，僅僅只是因為我們在這裏，沒有其他原因。如果自然界的某些常數與如今稍有區别，物質甚至不會形成，原子也不會存在。

我們必須面對這個事實：就像地球一樣，宇宙也處于适宜生命存在的适居帶，但它并非必然如此。

從宗教的角度來看，人們可以簡單地斷言，上帝之所以如此創造宇宙，是因為這正是他的願望。至于宇宙其餘部分的神聖目的，那是個謎。

然而，我不喜歡這個論點，因為即使從神學的角度來看，這也不是一個真正的答案。這是在逃避問題。

人擇原理只是這種宗教觀點的世俗等價物。

我們有充分的理由相信，宇宙并非因為生命而存在。

宇宙中的大部分是無生命的，有着大量的死物質和更多的虛空，而且，有強有力的證據認為，假如宇宙果真受到人擇原理的引導，它的形态将會變得非常不同。

奧地利物理學家玻爾茲曼（1844-1906）胸像，上方是熵的定義。被觀測的宇宙總會處于幾乎是不可能的高度不平衡狀态，因為只有這樣的狀态随機出現後，大腦才能得以存在以便觀察宇宙。而對于玻爾茲曼的 " 玻爾茲曼宇宙 " 假説有這樣一種意見：熱力學漲落最普遍的情況總體上來説都是盡可能接近平衡态的；因此，不管以怎樣合理的準則判斷，在玻爾茲曼宇宙中，被無數鄰近恒星包圍的人腦的數量都會被孤獨存在于空洞宇宙中的 " 玻爾茲曼大腦 " 的數量遠遠超過。© wikipedia

事實上，130 年前，路德維希 · 玻爾茲曼（Ludwig Boltzmann）就解決了這個問題，他提出，在這樣一個純粹随機產生的宇宙中，如有像我們這樣的 " 人類 " 存在，" 他 " 極可能擁有一個充滿虛假記憶和感知的大腦（而非像我們一樣擁有進化而來的大腦）。這種 " 玻爾茲曼大腦 " 的人擇宇宙概念中只包括了最小量的空間、物質和時間。

自那時以來，每一個起源故事都不得不面對玻爾茲曼理論的诘問，要麼接受它，要麼拒絕它，但科學家們在接受它時是冒着風險的。

美國理論物理學家肖恩 · 卡羅爾（Sean Carroll）認為，那些預言玻爾茲曼大腦的确存在的宇宙學論點不值得考慮 [ 1 ] 。這并不一定是因為我們實非玻爾茲曼大腦，而是因為，假如我們的存在确實來自随機漲落，那麼我們就沒有理由相信自己頭腦中的知識，因為這些知識也是由随機漲落產生的。

因此，我們必須承認，要麼，我們的知識和我們的宇宙之間存在着真實的相關性（但如果它們都是随機漲落，這種相關性就不太可能存在）；要麼，我們正身處一種無望的境地中：理性對我們毫無幫助，因為它依賴于随機的知識。

因此，任何暗示我們是玻爾茲曼大腦的宇宙論觀點都必須被打破。我們不能是随機漲落。

美國宇航局模拟兩個黑洞合并時的動畫演示。© NASA

另一種選擇是，認定我們的宇宙實際上是其他宇宙通過黑洞的生成進化而來的。

這被稱為宇宙自然選擇假説（Cosmological Natural Selection，CNS），它由美國理論物理學家李 · 斯莫林（Lee Smolin）在上世紀 90 年代初提出 [ 2 ] 。

我之前曾在兩篇文章中介紹過這種假説 [ 3 ] [ 4 ] ，但是現在，我想用這篇文章的剩餘部分來談談為什麼這個觀點更有道理，并回應某些對它的批評。

宇宙自然選擇意味着，宇宙存在的目的并非為了產生生命，而是為了盡可能多地產生包含子宇宙的黑洞。這就解釋了宇宙為什麼如此龐大，球體為什麼是物質最有可能的結構（恒星、行星和黑洞），以及引力為什麼是純粹的吸力 [ 5 ] 。

宇宙學家們一致認為，最終，宇宙裏将只有黑洞。它們将吸盡所有的物質，然後在萬億萬億年的時間裏慢慢衰變。

這個模型的問題之一在于，它并沒有解釋宇宙為何會產生除黑洞以外的任何東西。它本可以在大爆炸期間盡可能多地只產生黑洞。

‍ © Giphy

有證據表明，超大質量黑洞實際上在宇宙歷史的極早期（最初的 10 億年内）就迅速形成了，不過，它們形成于星系中心，那裏的氣體密度非常适合黑洞的形成。

此外，可能還形成了大量質量較小的黑洞，作為類星體，它們無法被探測到，只能通過引力波探測器來觀察 [ 6 ] 。

因此，如果説黑洞是宇宙繁殖的一種手段，那麼我們的宇宙在極早期就開始了這一過程，盡管如此，它仍然需要時間來形成星系，這些星系吸積物質，以形成孕育這些黑洞的子宮。

許多生物會延遲繁殖，它們會通過多種方式為收集食物和避開掠食者的任務做足準備，從而更輕松地幫助後代生存。看起來，宇宙并不處于被吞噬的危險之中（它可能會與另一個宇宙合并或是坍塌），不過，我們幾乎無法真正确認這一點，因為我們看不到宇宙之外。

也許，它之所以延遲黑洞的產生，是為了讓黑洞彼此之間的距離足夠遠，不會彼此碰撞。因此，宇宙的膨脹速度既不會過快，導致物質撕裂，也不會過慢，導致所有物質都堆在一起，這種不快不慢的速度可能就是黑洞形成的最佳條件。

反對宇宙自然選擇假説的論點之一是，一個擁有大量暗能量的空宇宙完全可以輕易地從虛無中產生黑洞。那麼，為什麼還需要物質呢？為什麼我們的宇宙所擁有的暗能量比起理論上要相對少不少呢？畢竟，代表暗能量的宇宙學常數很小。這個常數只需稍稍增加，就會導致無限的時間内產生多得多的黑洞，那麼，為什麼宇宙沒有演化出這種情況呢？

對于這種批評的一個反駁是，我們實際上并不知道暗能量能否產生黑洞。這将是一個量子過程，因為暗能量必須自發地通過漲落產生黑洞。如果沒有有效的量子引力理論，我們就無法搞清楚這一點，而我們現在就是沒有這樣的理論。

136 億年前宇宙中暗物質分布的模拟示意。© National Geographic

這個論點還取決于暗能量是否穩定——比如可以通過常數來表示，但這只是一個恰好有效的宇宙模型。我們不能基于這個模型對無限時間中的情形進行推測。因此，即使暗能量產生了黑洞，我們也不知道它是否會随着時間的推移而消失，在這種情況下，當前值的微小變化并不會影響到遙遠的未來。説到底，我們就是不知道引力理論在萬億年裏是如何運作的。

更糟糕的是，我們不能确定由自發漲落產生的黑洞宇宙是否在任何意義上 " 合适 / 健康 "，因為它們是随機產生的。生物有機體肯定不會以這種方式繁殖、產生随機的 DNA 鏈。它們會生成自己的復制品。因此，我們的宇宙所產生的黑洞在某種程度上包含了我們宇宙的 DNA，否則自然選擇就不适用。

随機產生的黑洞就只是，呃，随機的，它們多半包含了它們產生的任意宇宙中的随機物理定律。這樣的宇宙很可能活不了多久，也無法產生後代，即使有後代，數量也會很少。

雖然愛因斯坦的引力理論只能從質量、電荷和角動量上區分不同的黑洞，但量子引力理論也許确實可以從其他方面區分黑洞。特别是，這些子宇宙中的物理定律的建立過程可能在很大程度上取決于黑洞的形成方式。因此，來自恒星塌縮的黑洞将是我們宇宙的 " 復制品 "，而随機產生的黑洞則不會是。

宇宙自然選擇理論的美妙之處在于，它創造了一個動态的多元宇宙，不斷刷新自身、創造出一代又一代。這與永恒暴脹（Eternal Inflation）這樣的理論形成了鮮明的對比，永恒暴脹論試圖建立一個靜态、随機的多元宇宙，并依賴于人擇原理來證明自己的觀點。

此外，宇宙自然選擇理論也非常清楚地解釋了為什麼我們并非玻爾茲曼大腦，并闡明了宇宙并不是為我們創造的。相反，正如《創世紀》所言，我們是為它而生的。

參考文獻：

[ 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