大自然的常数：巨大古老、黑暗寒冷

这是一个奇怪的古老的世界——如果他能逃生，这人就是幸运的。

——W·C·菲尔兹^[28]

我们已经知道恒星的炼金术过程要花时间的——花了它几十亿年时间。而且由于我们的宇宙在不停地膨胀，如果它有足够的时间来产生生命复杂性的基础材料，它需要有几十亿光年的体积。一个宇宙若只是像我们的银河星系一样大，含有1 000亿颗恒星，它的年龄应当略大于一个月。一个古老的不停膨胀的宇宙除了其尺度巨大之外；另一个后果就是它是寒冷的、黑暗的和静寂的。当任何气体球或辐射球，其体积膨胀时，它的组成部分的温度随其体积增大而成比例地下降。一个巨大的而又古老到足以包含复杂性的基础材料的宇宙必定是很寒冷的，而且平均辐射能量的水平是如此之低，使得空间处处显得黑暗。

要冷静反思经历几个世纪曾经存在的超自然的和宗教的回答，夜晚天空的黑暗和星罗棋布的图景；广阔无垠的空间和我们在其中的偶然位置，在事物宏伟的格局中仅仅是一个小点。现代宇宙学表明这些特点都不是随机偶然的。它们是宇宙中全体相互联系中的组成部分。事实上，它们是包含生命观察者的任何宇宙的必要的特点。值得注意的是，这种类型宇宙对它的栖居者有着超自然的影响，对在其他地方的任何有感知的生物而言，很可能也会有另一种必然要出现的副产品。宇宙具有这样奇妙的特性，使人类认为，它的异乎寻常的种种特性，对于生命的存在是冷漠无情的，虽然实际上它们都对生命至关重要。

如果我们要将宇宙中一切物质调匀成为均匀的原子海洋，我们就会明白存在的东西是多么稀少。在每立方米的空间中大约略多于1个原子。地球上没有一个实验室能产生这样的一个人造真空，其中的任何地方能接近于如此高程度的虚空。今天人们可得到的最佳的真空在一立方米中大约包含10 000亿个原子。

以这种方式来观察宇宙为我们了解宇宙向我们展示的种种特性提供了某些重要的新见解。宇宙的最显著的许多特点——庞大的尺寸和漫长的岁月，空间的寂静和黑暗——这一切都是为存在像我们这样的有智慧的观察者的必要条件。我们对地球外的生命不会感到惊奇，如果它存在的话，必定是如此稀少和相隔如此遥远。宇宙中很低的平均物质密度意味着，如果我们要把这些物质聚集成恒星或星系，那么我们可预期这些物体之间的奇大无比的平均距离。在图6.1中，宇宙中的物质密度用各种不同的方式表示，它表明我们预期的行星间、恒星间和星系间相隔是多么遥远。

图6.1　在我们的宇宙中物质密度用一系列不同的体积单位来表示，表明就平均而言，实际上星系、恒星、行星以及原子是多么稀少。我们不会对发现地球外生命极为稀罕感到惊奇。(www.xing528.com)

在图6.2中，我们画出了随时间推移，我们的宇宙膨胀的轨迹。在宇宙范围内，环境渐渐地冷却下来并允许原子、分子、星系、恒星、行星形成。我们处在宇宙历史中介于恒星诞生和死灭之间某个特殊的合适的位置上。

图6.2　在像我们一样的不断膨胀的宇宙中不停变化的环境。当宇宙冷却和年龄增长时，有可能形成原子、分子、星系、恒星、行星和生命有机体。在未来，恒星将烧尽它们的核燃料而死亡。在宇宙历史中存在某个合适的阶段，其中我们这类生物进化必定首先出现如果它要出现的话。

看来存在主义哲学家卡尔·雅斯贝斯（K. Jaspers）也受到爱丁顿作品的鼓动思考，在宇宙历史的特殊时代，在特殊的地点我们的存在事件的意义。在爱丁顿去世后不久，在1949年所写的他的那本有影响的书里^[29]，他问道：

为什么我们会在无限的空间中恰恰生活在这个位置上并完成我们的历史，这个位置在宇宙中是一颗微尘，仿佛是特意安排的角落？为什么在无穷的时间中正好是现在呢？这些无法回答的问题使我们感到这是个不解之谜。

我们存在的基本事实是我们好像在宇宙中是孤立的。我们是这静寂的宇宙中唯一有表达能力的理性的生物。在太阳系的历史中，在迄今为止极其短暂的一个时期里，在地球上出现了一种在其中人类得以进化并认识他们自己以及存在的条件……在无边无际的宇宙之内，在一颗小小的行星之上，在历时数千年的短暂时期内，所发生的某些事好像这颗行星会包罗一切，是权威。这个地点，就是茫茫宇宙中的一颗微尘，在其上面生存的是被唤醒的人。

在这里存在着有关宇宙中人类生命的唯一性的某些重大假设。然而，问题产生了，虽然没有答案。这问题是关于为什么此时此地正是我们所在的位置。我们已经了解到现代宇宙学能对这问题为我们提供一个颇有启发性的回答。