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平行宇宙3
  是,这些宇宙变体是不可检验的,因为它既没有增加任何实质上不同的世界,也没有改变它们所含物质的概率分布。在每个第二层平行宇宙中,所有可能的初始条件和对称性破缺都已经实现了。

  托尔曼和惠勒教授层提出一个想法,(第一层)平行宇宙是周期性的,要经历一系列无限的大爆炸。这个想法已经被斯坦哈特和图尔克阐明了。如果确实存在,那么这些不同时期的集合也形成了一个多元宇宙,可以证明,它和第二层多元宇宙有着相似的多样性。

  斯莫林(Smolin)也提出过一个想法,一个和第二层多元宇宙的多样性相似的集合,但不是在暴胀中,而是通过黑洞、变异和产生的新的宇宙。这就预言了一个自然选择的形式,倾向于产生最多黑洞的宇宙。

  在膜世界的设定中,存在另一个和我们的世界非常类似的三维世界,只是在高纬上有一定差别。但是这样一个世界(“膜”),是否可以被称为和我们的世界不同的平行世界还不一定,因为我们也许能够用引力和它相互作用,就像我们跟暗物质那样。

  微调和选择效应

  物理学家不喜欢没有解释的巧合。确实,他们把这一点作为排除各种模型的证据(图1.3)。先前可以看到,开放宇宙模型如何以99.9%的置信率被排除,因为它暗示了观察到的CMB波动图样是极端罕见的,是千分之一的巧合,在所有哈勃体积中只有0.1%的可能发生。

  图1.3

  假想你住进一座旅馆,被分到一个房间,门牌号码是1967。你惊奇地发现,这数字正是你出生的年份。不过你随即反应过来,这完全不算什么巧合。整个旅馆有成百上千的房间,其中有一间门牌数和你生日相同很正常。然而你若看见的是另一个数字,便不会引发上面的思考。于是你认识到,即便对旅馆一无所知,也可以推断出还有很多房间,因为如果只有一个房间,那么你就遇到了一个没有解释的巧合。

  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1.6×10^30~2.4×10^30千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2.0×10^30千克。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10^29~10^32千克的巨大范围内。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:如果存在许多太阳系,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。

  图1.4

  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(minimalisticanthropicprinciple):

  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

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