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海底探探|“我们的存在”与“宇宙的存在”


有人可能会感到希奇 ， “我们的存在”与“宇宙的存在” ， 这是对我们每个人来说是简朴明白、不争的事实 。 简朴明白的事实往往并不代表其含义就是简朴与明白；不争的事实后面的涵义可以是相称的广泛、深奥、与极具争议的 。 几千年来 ， 人类一直在思索“我们的存在”与“宇宙的存在”的涵义 。
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几千年来 ， 从以思惟为基础解释现实的哲学家、到以实验为基础探索宏观与微观现象的物理学家 ， 已经认知到 ， 我们宇宙的某些方面对于每个人来说是客观真实的 ， 而还有宇宙的其它方面则取决于观察者的行为和属性 。
与实验和观察相结合的科学 ， 发现了控制我们宇宙的很多物理基本定律和实体 ， 同时也还存在有很多未知的事物 。 笛卡尔推理道：“我思 ， 故我在” ， 即我们存在的事实是因为我们有思维 ， 我们的思维天然对宇宙是如何的 ， 产生不可避免的物理后果 ， 我们存在的简朴事实 ， 可以使我们了解宇宙存在的复杂本质 。
宇宙有一套操控的规则 ， 我们至少能够对其中一些规则有所了解 。 我们了解引力在连续的非量子标准上是如何工作的：通过物质和能量弯曲时空 ， 以及通过弯曲的时空来指示物质和能量如何通过它移动；我们知道存在许多基本粒子 ， 以及它们如何通过三种基本力相互作用；我们知道我们的存在是由这些基本粒子组成 ， 并遵循相同的自然规律等 。
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基于这些事实 ， 闻名理论物理学家布兰登·卡特（Brandon Carter）提出 ， 存在两个看起来必需准确的陈述：
1. 我们在宇宙中的这里和现在都以观察者的身份存在 ， 因此宇宙与我们在这个特定时空位置的存在是相容的；2. 我们的宇宙必需以某种方式存在 ， 以使像我们这样的观察者可以在某个时空存在于其中 。
上述两种说法分别称为弱人择原理和强人择原理 ， 它们可以使我们对宇宙的存在得出难以置信的强盛结论与约束 。 简朴地来讲 ， 人择原理解释说：“我们所认知到的宇宙之所以是这样 ， 乃是由于我们的存在 。 ”
我们所认知的事实是：宇宙具有控制它的参数、常数和定律等 ， 我们存在于这个宇宙中 。 因此 ， 我们所认知的 ， 决定了宇宙如何运作的所有事物的总和 ， 必需答应像我们这样的生物存在其中 。
这好像是一组简朴明白的事实：假如宇宙在物理上不可能存在像我们这样的生物 ， 那么我们将永远不会存在；假如宇宙具有与任何形式的智能生命都不相容的特性 ， 那么像我们这样的观察者就不可能存在 。
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我们在这里 ， 我们存在 ， 我们的宇宙确实具有这样的属性 ， 即智能观察者已在其中 。 我们在这里积极参与观察宇宙 ， 宇宙以这样一种方式与我们的存在联系起来 ， 这是人择原理的基本原则 。
这好像不至于引起争议 。 至少从表面上看 ， 看起来简朴与明白 。 但是 ， 假如研究宇宙多年来向我们所提出的各种物理困难 ， 就会意识到 ， 对于科学而言 ， 这个认知会是多么强盛 ， 下面举两个详细范例 。
1. 碳原子的产生
从科学角度上讲 ， 我们是由原子所组成的观察者 ， 而且其中很多原子是碳原子 。 因此 ， 宇宙一定以某种方式创造了碳 。 诸如氢、氦及其各种同位素之类的轻元素是在大爆炸初期形成的 ， 较重的元素是由各种类型的恒星在其演化过程中形成的 。
为形成较重元素 ， 必需存在形成碳的某种方法 。 碳是元素周期表中的第6种元素 ， 以其最常见的形式是在其原子核中具有6个质子和6个中子 。 假如它是由恒星形成的 ， 那么必需存在有某种方法可以由恒星中已经存在的其他元素形成它 ， 例如氢和氦 。 不幸的是 ， 科学家们还没有把这个数字计算出来 。
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我们知道碳12的质量 ， 知道恒星中如斯丰硕的氦核和氢核的质量 。 最简朴的形成碳的方法是获取三个独立的氦-4原子核 ， 将其核聚变在一起 。 氦-4的原子核中有两个质子和两个中子 ， 因此很难想象将它们三个聚变在一起会得到碳12 ， 从而产生我们宇宙所需的碳 。
三个氦原子核相结合的质量太大 ， 无法有效产生碳12 。 当两个氦-4核聚变在一起时 ， 会在约10^-16秒里天生铍-8 ， 然后衰变回两个氦核 。 假如温度足够高 ， 偶然会有第三个氦-4原子核 ， 但产生碳12的能量全都会错 ， 能量太多 。 这种反应不能为我们提供宇宙所需的足够碳 。
闻名天体物理学家弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）在人择原理基础上 ， 意识到宇宙需要一种从氦气中制造碳的途径 。 他提出 ， 假如碳12原子核处于激发态 ， 则在更高的能量下更接近于三个氦-4原子核的剩余质量的总和 ， 该反应就会发生 。
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