一位银行家是这样一个人，他在天气晴好时，把伞借给你，而在下雨时把伞从你那里取走。
——马克·吐温
我们已经看到，如果恒星要用惰性气体如氢(2)和氦来生成碳，需要花大量的时间。然而时间是不足的。为了生成碳所需的特定核反应是一种不太可能发生的反应。它需要三个氦核合在一起聚变成一个碳核。氦核称为α粒子，而且这个关键的碳生成反应有一个俗称，叫“三个α”过程。美国物理学家埃德·萨尔皮特在1952年第一个认识到它的意义。可是在几个月之后，当时在帕萨迪纳的加州理工学院访问的弗莱德·霍伊尔认识到，在恒星中用这过程生成碳是加倍的困难。首先，要得到三个α粒子会聚在一起是困难的，还有，纵然你能做到这一点，它们联合的成果是短命的。因为如果你看得稍许远一点，在进一步的核反应链中，似乎所有的碳由于与另一个α粒子相互作用生成氧而可能很快地消耗殆尽。
霍伊尔认识到，要解释清楚为什么宇宙中有如此大量的碳唯一的途径就是，如果碳的生成进行得比人们想像的更快捷更有效，那么接着发生的生成氧的燃烧就没有时间把碳全部烧完了。这是达到碳的增长的唯一途径。核反应有时会经历某些特殊的情况，此时它们的反应速率会骤然增大。它们就是所谓的“共振”反应，只要投入反应的粒子的能量之和非常接近于新的较重核的某个自然能级就会有此反应。当出现这种情形时，核反应进行得特别快，通常以巨大的因数表述。
霍伊尔看到宇宙中存在极大数量的碳，这只有当碳核在基态能级之上约7. 65 MeV有一个自然能级时才有可能。惟有在这种情形下，才可以解释宇宙的碳丰度，霍伊尔作了这样的推理。遗憾的是，已经知道在碳核中并没有能级处于所要求的位置。[12]
帕萨迪纳是一个让人思考有关核的能级的好地方。威利·福勒（W. Fowler）领导着一个出色的核物理学家小组，他是一个和蔼可亲、热情洋溢的人。霍伊尔毫不犹豫前去拜访了他。不久福勒说服自己相信过去所有的实验的确漏掉了霍伊尔所提议的能级。几天之内，福勒从凯洛格辐射实验室吸引其他核物理学家设计了一个实验。当时得到的结果是令人注目的。[13]在碳核中于7. 656 MeV处有一个新能级，恰好就是霍伊尔曾预言它所在的位置。
于是恒星生成碳的整个一系列过程看起来是如此精巧的平衡，就像一个科幻小说中的宇宙，它似乎是特意设计的。首先，三个氦核（α粒子）必须在同一处相互作用。这是一个分两步走的核反应过程。第一，两个氦核结合创造出一个铍核：
氦（He）+氦（He）铍（Be）
所幸，铍有一个特别长的寿命，[14]比两个氦核相互作用所需的时间多一万倍，所以它会驻留周围足够长时间，有良好机会与另一个氦核结合产生一个碳核：
铍（Be）+氦（He）碳（C）
碳核中的7. 656 MeV能级恰好位于铍加氦的能量（7. 366 7 MeV）之上，所以当恒星的内部热能加进后核反应就变成共振的反应，并产生大量的碳。但这并不是故事的终结。下一个反应等待着将所有碳烧光，这个反应是：
碳（C）+氦（He）氧（O）
如果这个反应证明也是共振反应怎么办呢？那样，所有快速产生的碳就得消失，且碳共振能级将不起作用。值得注意的是，这最后的反应刚好无法成为共振反应。氧核有一个能级在7. 118 7 MeV上，正好位于碳加氦的总能量7. 161 6 MeV之下。所以当恒星中多余的热能加进来时，这个反应永远成不了共振反应，从而使碳得以幸存一部分（见图8.7）。霍伊尔认识到，他的微妙平衡的一系列明显的符合关系乃是宇宙中造就碳基生命可能性的来由。[15]
碳和氧中核能级的定位是核力和电磁力之间很复杂的相互作用的结果，在碳共振能级最初被发现之时，这些力是不容易计算的。今天，有可能就电磁力和核力对所考虑的能级的贡献做出非常精确的估计。人们可以看到这些能级的位置是精细结构常数和强核力常数取值的结果，这些常数具有很高的精确度。如果支配电磁力的精细结构常数变化超过百分之四或者强作用力变化超过千分之四，那么碳或氧的生成就要减少，减少30到1 000倍之间。最近，海因兹·奥伯休默（H. Oberhummer）、阿蒂拉·奇索托（A. Csoto）和赫尔马特·施拉特尔（H. Schlattle）[16]完成了当大自然的常数略有变化时对恒星命运的更细致的计算。他们的结果可在图8.6中看到。
图8.6 如果支配电磁力和核力的大自然的常数按所标示的量变化，恒星所生成的碳和氧的数量。
我们看到，碳和氧的水平随着支配共振能级位置的大自然的常数的变化而系统地变化。如果它们的实际数值发生变化，我们最终就会有大量的碳或大量的氧，但永远不会两者兼丰。支配强核力强度的常数变化超过千分之四或精细结构常数变化超过百分之四就会烧毁每个恒星中的几乎全部的碳或几乎全部的氧。(www.xing528.com)
霍伊尔非常热衷碳共振能级的符合关系和其对物理学常数的意义。圆满结束了有关元素的天体物理学起源的讨论，他写道： [17]
但是我想人们一定会对出现于物理学中的陌生的无量纲数（常数）有适度的好奇心，而且归根结底在如C12或O16的核中能级的精确位置必定取决于这些常数。这些数字真是不可变的吗？如同19世纪物理学家所说的原子那样。是否可能存在这样一种自洽的物理学，其常数具有不同的数值？
霍伊尔看到有两种可供选择的建议：或者我们必须寻求证明大自然的常数的实际数值“对物理学的逻辑一致性是完全必要的”，或者采纳这样的观点，即“所讨论的某些数（即使不是全部），是有涨落的；在宇宙的其他地点它们的数值应有不同。”
起初，霍伊尔偏爱第二种“涨落”的观点，大自然的常数可能是在变化的，可能是在整个空间内随机变化的，以致只有在某些地方精细结构常数和强作用力常数刚刚达到平衡，允许有丰富的碳和氧生成。因此，如果采用这个图景，[18]
在C12和O16中能级的奇妙位置不再需要有令人惊讶的偶然事件的外表。它可能只不过是，既然像我们这样的生灵依靠碳和氧之间的平衡，我们就只能存在于宇宙的某些部分。在那里，这些能级碰巧处在正确的位置上。在另一些地方，O16的能级或许略高一些，以至使C12核加上α粒子成为高度共振的。在这种地方……像我们这样的生灵是不可能存在的。
在霍伊尔对共振能级的符合关系逐渐采取一种更为决定论的观点后的几年里，把符合关系看作为适合预先规划的某种形式的宇宙的证据，以便使生命的产生成为可能： [19]
我不相信任何检验了这一证据的科学家会得不到这样的推论，即原子核物理学的定律已被有意地设计成关系到恒星内部产生的结果。如果真是如此，那么我的表观上随机的招数已变成诚心炮制的诡计的部分。如果不是这样，那么我们再次回到处于荒谬的一系列偶然事件。
霍伊尔的成功预言激起对古老的意匠论——可敬的18和19世纪的自然神学家们的论据——的兴趣的复活，但有了新的花样。自古以来都有强烈地支持上帝（或“诸神”）存在的论据，它来自这样的事实，生物似乎是针对它们的功能被裁剪而成的。动物似乎是根据它们的环境而理想地伪装的；我们的人体的一些部件被精巧地设计，使我们（大多数人）具有运用自如的活动能力，优良的视力，灵敏的听力等等；[20]行星的运行被有利地安排成使地球的气候有益于生命的延续。事物之间存在着大数的明显的符合关系，并且说服过去的一个又一个哲学家、神学家和科学家相信，没有一个大数是偶然的。宇宙的设计具有一种目的观点。这个目的涉及生命的存在——或许甚至我们自身，而这种设计证据的简朴意味着应该有一位设计师。
由于它代表这个古代的论据是难于用科学事实来驳斥的。而且它对那些不是科学家的人来说始终是有说服力的。毕竟在整个自然世界生物和它们的环境之间存在某些值得注意的适应性。采用逻辑的或哲学的论证，更容易损害它的基础。但是科学家们绝不会受这类论证的影响，除非他们能提供更好的解释。所以他们是赞成意匠论的。尽管对世界的许多真实情况，它采取视而不见的态度，但当有更好的解释提出来时，它只能作为对大自然中存在的复杂性的一种严肃的解释被推翻。[21]这更好的解释便是自然选择的进化，它说明生物如何能够在非常宽松的情况下随时间的推进，都可能较好地适应它们的环境，只要这环境变化不要太剧烈。复杂性能从简单性发展起来，而无须神的直接干预。
重要的是要看清这种类型的意匠论的焦点是什么。它是涉及大自然定律的不同结果之间的相互关系的一个论据。这些结果只有部分是由定律的形式决定的。它们的形式也是由大自然的常数、起始条件以及其他各种形态的统计偶然事件来决定的。[22]
在17世纪后期艾萨克·牛顿发现了运动、引力和光学的定律，能让我们非常详细地了解我们周围的无生命世界的运行以及天体的运动。牛顿的成就被自然神学家和宗教辩护士所利用，他们看到另一种风格迥异的意匠论初露头角——一种不是基于大自然的定律的结果，而是基于定律本身的假说。由于牛顿的鼓励，就发展出一种基于牛顿的自然定律的有效性、数学的简洁性及明显的智慧的意匠论。这种论证的典型形式应该是证明著名的引力的平方反比定律是太阳系存在的最佳形式。倘若它是立方反比或是距离的除2外的其他幂次的反比，就不会存在稳定的行星周期的轨道。所有行星都将按螺旋路径进入太阳或逃逸到无穷远。这种形式的论证与基于丰富结果和适应的目的论形式是完全不同的。它认定宇宙中“秩序”的最根深蒂固的基础作为事实将可以用简单的数学定律如此广泛和精确地加以描写。于是它推定秩序需要有一位“秩序主宰”。
与这两种形式的意匠论——根据定律和根据定律的结果——之间的对比显然是通过发现靠大自然选择的有机体的进化及其后果来展示的。这种根据定律结果快速完成的论证成为任何事物的一种有用的解释。[23]但是根据定律的意匠说完全不受影响。大自然选择不会对大自然的运动定律和大自然的力起作用。正如麦克斯韦喜欢强调的，选择能改变原子和分子的特性吗？
回顾一下，有一点是明白的，即：有可能创造另一种不同形式的意匠论，它求助于大自然的基本常数所取的具体数值。正是这一组数字将我们的宇宙与其他宇宙区别开来，并使碳核和氧核中共振的能级固定下来。对我们知道的大自然的定律取相同的形式，然而对大自然的常数改变它们的数值这种情况是有可能的。于是结果会很不同。
我们能够改变如此之多的大自然定律中的大自然的常数这个事实，可能反映了我们的无知。像爱丁顿那样，许多物理学家相信，大自然的常数的数值最终会被证明是不可避免的，而且有可能用纯数字把它们的值计算出来。可是，已经日益清楚的是，如同我们将在以下几章看到的，并不是所有常数都可用这个方法来确定的。再者，其他常数的性质的决定可能有明显的统计学方面的因素。可能预测的不是常数的数值，而是个常数取任何数值的概率分布。无疑存在某个最可能的数值，但不会是我们看到的那个数值，只要因为它能表征一个其中没有观察者存在的宇宙。
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