宇宙学自然选择的逻辑与美感

我有一个预测。有一个科学假说,在20多年前被提出,当证据确凿时,我们终有一天会回首往事并说:“当然那是对的!”

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


我有一个预测。有一个科学假说,在20多年前被提出,当证据确凿时,我们终有一天会回首往事并说:“当然那是对的!多么惊人而强大的想法啊!”

这个假说就是宇宙学自然选择,它的力量、美感和逻辑为宇宙中复杂性和生命的存在提供了可能是最好的科学解释。

宇宙学自然选择的解释力直接解决,而不是忽视,最深刻的根本科学谜团之一。如果自然粒子和力的定律及参数哪怕只是稍微不同,生命的形成都是不可能的。如果电子与质子的比率、宇宙的膨胀率、基本粒子的相对质量,或者几种物理力的相对强度不是极其接近现在的数值,那么恒星和导致生命的复杂分子就永远不可能发展出来。


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随机撞上一个允许生命存在的宇宙的几率似乎微乎其微。在讨论暗能量的大小发生相对较小的变化如何阻止生命存在时,物理学家和作家保罗·戴维斯写道:“在这种情况下,‘生命平衡在刀刃上’的陈词滥调是一种令人震惊的轻描淡写:宇宙中没有任何刀能有那么精细的刀刃。” 问题是要解释为什么宇宙的常数和定律被如此精确地微调,以至于允许复杂性和生命的存在。即使像另一位物理学家和作家维克托·斯滕格所论证的那样,这种“精细调节问题”可以在很大程度上用已建立的物理学来解释,但为什么我们的宇宙具有允许复杂性和生命出现的特定参数和定律的深刻奥秘仍然存在。

好的,所以我们面临着解释有组织的复杂性和设计表象的重大问题。

我们以前也遇到过这种情况。

在达尔文之前,普遍的观点是每个物种都是专门创造的,并且不会随着时间而改变。我们现在知道物种不是永恒的或被设计的,并且通过达尔文进化,累积变化在自然主义上是可能的。

进化生物学家和作家理查德·道金斯在谈到生物复杂性时写道:“通过累积自然选择的进化论是我们所知的唯一原则上能够解释有组织的复杂性存在的理论。” 有人称自然选择进化论是任何人拥有的最好的想法。

如果这是真的,为什么要止步于生物学呢?进化生物学家狄奥多西·杜布赞斯基写道:“除非在进化的光芒下,否则生物学中的一切都毫无意义。” 面对解释复杂性和设计表象的类似艰巨挑战,是否可能宇宙学中的一切也只有在进化的光芒下才有意义呢? 显然,证据在科学中至关重要,我们稍后会谈到这一点。如果从广义上理解,在生物学中,进化贯穿始终。也许在宇宙学中,进化也贯穿始终。

关于宇宙学自然选择机制的最完整的提议来自物理学家李·斯莫林

这是他在1992年出版的《宇宙的生命》一书中首次概述的令人震惊的假说。在整个宇宙中,坍缩成黑洞的恒星被挤压到难以想象的极端密度。在这些极端条件下,由于量子现象,黑洞在大爆炸中爆炸,并膨胀成它自己的新的婴儿宇宙,与原始宇宙分离。时间在黑洞内部结束的点是新宇宙大爆炸中时间开始的点。斯莫林提出,坍缩黑洞内部的极端条件导致婴儿宇宙中基本物理力和参数的微小随机变化。因此,每个新的婴儿宇宙都具有与其母宇宙略有不同的物理力和参数。 这引入了变异。

由于它们继承的特征,具有恒星友好参数的宇宙将比那些具有恒星不友好参数的宇宙产生更多的恒星并以更快的速度繁殖。因此,我们今天看到的参数之所以如此,是因为经过几代宇宙的累积,继承的参数擅长产生恒星和繁殖。

因此,这将是对深刻的“精细调节问题”的一个合乎逻辑的解释——我们宇宙中的参数之所以如此,是因为随着时间的推移,通过生殖成功,非随机的自然主义累积遗传变化。如果正确,我们生活在后代宇宙的谱系中——在视觉上,这可以像生物生命树上不断扩张的枝干一样描绘出来。

恒星的存在是生命形成的前提条件。这是因为碳和大多数其他允许生命存在的复杂分子是在恒星中产生的。因此,促进最多新宇宙的条件将与允许生命存在的条件相同。

斯莫林煞费苦心地声称他的假说是科学的,因为它是可证伪的。他提出了几种可以反驳他的猜想的方法。但对我们来说更重要的是,不是斯莫林提出的宇宙学自然选择的具体机制是否正确。这里的重点是强调宇宙学自然选择作为解释复杂性和设计表象的科学假说的力量、美感和逻辑,即使宇宙遗传和变异的精确机制尚未确定。

宇宙学自然选择的主张并不是说它与生物自然选择具有 1 对 1 的精确类比。为了使自然选择进化展现其非凡的力量,必须保留的过程的基本特征是可遗传变异的差异生殖成功和累积变化。构成环境、种群等的技术细节,以及物种、交配机会和直接竞争等现象是否发挥作用,取决于当地的具体情况。因此,该主张是宇宙学自然选择的假说保持了可普遍化的自然选择过程的本质,及其所有的解释性威严。

对宇宙学自然选择作为科学假说的真正批评是目前缺乏直接证据。没有直接证据表明宇宙会繁殖。没有这一点,就不会有自然选择,甚至在变异和选择问题出现之前。 这确实如此。但请记住,从直接证据的角度来看,宇宙学自然选择目前的情况并不比提出的科学替代方案更糟。没有直接证据表明宇宙是由量子真空中的量子涨落创造的,我们生活在一个多元宇宙中,存在万物理论,或者弦理论、循环宇宙或膜宇宙甚至存在。

宇宙学中提出的主要替代方案并没有直接或合乎逻辑地解释复杂性和生命存在的“精细调节”问题。相反,它们暗示了一些诸如某种必然性、设计、难以想象的不可估量的运气或无限数量的多元宇宙,其中每个可能的宇宙都存在。最后一种观点足以让奥卡姆用他的剃刀割喉自杀。

如果最终证明某种版本的宇宙学自然选择是正确的,正如我认为它将是的那样,它将远远超出为为什么我们宇宙的参数允许复杂性和生命存在提供最佳逻辑解释的范畴。此外,还会对人类的意义和存在产生深刻而重大的影响。

在有利于生命的分支宇宙世界中,最终的宇宙末日可能会被避免,从而保持宇宙中生命广泛存在的永恒可能性——不是对我们个人而言,也不是对智人而言,而是对宇宙中广泛存在的生命而言。如果宇宙学自然选择被证明是正确的,那么生命几乎肯定不是宇宙历史中独一无二的。正如生物自然选择所表明的那样,我们是自然的一部分,也是自然的一部分。宇宙可以进一步理解为一个自我连贯和自我创造的整体,而不需要任何外部事物来赋予它规律、意义或复杂性。

如果宇宙学自然选择被证明是正确的,我们将不会生活在一个确定的世界中,而是在一个不断变化的、未来开放的宇宙中。这可以被解释为乐观和充满希望的。但是,虽然自然选择等过程可能允许生命的发展——并且这其中有一些非常奇妙之处——但没有证据表明宇宙作为一个整体有意识地计划了任何事情,将生命作为其有意识的目标,或者有意识地关心我们的命运。英雄与谦卑之间的人类张力,这种重要与微不足道的融合,可以成为喜剧、悲剧或灵感的源泉。

最终,一切都将归结为证据。科学以证据为准则。我们的思想在扩展,而空隙之神在喘息。

如果证据证明任何一种宇宙学替代方案——或一个全新的想法——我们都将拥抱现实,无论它将我们引向何方,并对我们发现最宏大的宇宙真理以及我们在宇宙中的位置的能力感到敬畏。

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