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多元宇宙小知识 (6 / 6)
        再举一个更贴切的例子,考虑太阳质量M。M影响太阳的发光度,通过基本的物理计算就可以得出,只有在M处于1.6×1030~2.4×1030千克这样一个狭窄范围内时,地球上我们所知的生命才可能存在——否则地球上的气温将比火星更冷,或者比金星更热。测量值正好是2.0×1030千克。乍看之下,可居住的M值无疑是种令人困惑的巧合,由计算可知绝大多数恒星的质量分布于1029~1032千克的巨大范围内。然而有了旅馆的经验,我们便明白这种表面的巧合实为一个集合中的选择效应:如果存在多太阳系,其中心恒星和行星轨道有一定分布,我们显然应该生活在适于居住的太阳系里。

        更普遍地来说,某些物理参量正好是可居住的观测值,这样的巧合可以被看作一个更大的集合的存在证据,而我们观察到的只是其中一个元素。虽然其他的旅馆房间和其他太阳系的存在,是毋庸置疑并被观测证实了的,但平行宇宙的存在还没有,因为它们不能被观测到。但是如果观察到物理常数的微调,那就可以通过和上面同样的逻辑来论证它们的存在(图1.4)。实际上,存在很多微调的例子,显示具有不同物理常数的平行宇宙确实存在,尽管微调的程度仍然在大家仍在激烈争论,并需要由进一步计算所澄清。

        例如,如果电磁力减弱4%,太阳就会瞬间爆炸(双质子能形成束缚态,使太阳的发光度增大1018倍)。如果电磁力再强一点,那么稳定原子会少很多。实际上,大部分(如果不是全部)影响低能物理的参量都在某个水平上被微调过,也就是说即使只改变少许,我们的宇宙也会变得太不相同。

        如果弱相互作用再弱一些,宇宙中就不会有氢,因为它会在大爆炸后迅速变成氦。无论它是变得更强还是更弱,超新星爆炸形成的中微子都不能喷出超新星,而且生命形成所需要的重元素,能否离开产生它们的恒星也值得怀疑。如果质子的质量增加0.2%,它们立即衰变成中子,没法束缚电子,原子也就无法稳定存在。如果质子-电子质量比更小一些,就不会存在稳定的恒星;如果它更大一些,像晶体和DNA分子这样的有序结构就不会出现。

        一旦有人提到人择这一“A打头的词”,关于微调的讨论就常常变得激烈起来。所谓的人择原理定义五花八门,解释各种各样,它所引发的混乱已经盖过了它所带来的启迪。但下面所说的MAP一般没有争论,即最小化人择原理(minimalistithropiciple):

        MAP:用观测数据检验基础理论时,忽略选择效应会得出不正确的结论。

        从我们前面的例子来看,这是很显然的:如果我们忽略选择效应,围绕一个太阳这么重的恒星旋转是非常令人惊奇的,因为更轻更暗的恒星也大量存在。同样,MAP说明,混沌爆炸模型并没有由于我们正好生活在暴胀停止的极小的分形空间而被排除,因为暴胀的部分不适合我们居住。幸运的是,正如玻尔兹曼一百年前就指出的那样,选择定则并不能拯救所有的模型。如果宇宙处于经典的热平衡(热寂),热波动仍然能够使原子随机结合在一起,从而千载难逢地形成了拥有自我意识的一个你,所以你正好存在这一事实并不能排除热寂宇宙模型。但是,你在统计上应该看到,世界的其他部分都应该处于高熵的混乱状态中,而不是看到的有序的低熵状态,从而排除了这个模型。

        粒子物理的标准模型中有28个独立参量,而宇宙学中可能还有更多。如果我们真的住在第二层多元宇宙中的一个,那么对于那些在平行宇宙之间的数值不同的物理量,我们永远不能根据第一性原理预言出它们的观测值。将选择效应考虑在内,我们也只能计算出这些数值的概率分布。我们也会发现,这些可能有不同取值的物理量在我们宇宙中的观测值,应该普遍的和我们的存在一致。从下面的具体讨论中将会看到,如何定义“普遍”,具体地说也就是,如何用物理理论计算概率,变成了令人困窘的棘手问题。

        第三层:量子力学中的多世界解释

        即量子波函数的其他分支,没有增加任何实质的新东西

        前两层平行宇宙如此遥远,但这一层平行宇宙却可能就在我们身边。如果物理基本方程一直都是被数学家称为“幺正的”,那么宇宙就会像漫画上那样,不断分叉处平行宇宙:只要一个量子事件可以有随机结果,那么所有结果实际上都会发生,每一个形成一个分支。这就是第三层平行宇宙。虽然与第一层、第二层平行宇宙相比,第三层平行宇宙备受争议。我们仍会看到,这一层次并没有增加新型的宇宙

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