大自然之谜：一件严密运行的事物？

你敢于

扰动宇宙吗？

——T·S·艾略特^[33]

我们一直说，大自然常数的数值是当它达到允许生命演化和持续之时相当幸运地被“选出来的”。让我们拿一些例子来说吧。原子和分子的结构几乎完全由在第五章中我们遇到的两个数来控制：电子和质子的质量比β，它近似等于1/1 836；以及精细结构常数α，它近似等于1/137。假设我们允许这两个常数独立地改变它们的数值，而且（为简单计）还假定其他的大自然常数不变。如果大自然的定律保持不变，这个世界会发生什么呢？

如果我们跟踪结果，我们马上会发现没有多少机动的余地。β增加太多，就不能存在有序的分子结构，因为正是小的β值保证电子环绕一个原子核占据确定的位置，而且不会抖动得太厉害。如果它们真的变了，那么，那些非常精细的调节过程如DNA复制就会失败。β的数值在为恒星增添燃料的能量产生过程中也起作用。这里它与α链接在一起，使恒星中心产生足够的高温来启动核反应。如果β超过约0. 005α²时，那么就不会有恒星存在。如果现代的大统一的规范场理论是在正确路子上，那么α值必定位于约在１/180到1/85之间的狭窄范围内，否则在恒星能够形成之前的长时间里质子就会衰减。在图中，卡特条件也是用短画线表示（---）。它的轨迹突出这样的世界，在那里恒星有向外对流的区域似乎需要生成某些行星系统。在图8.7里，表示出允许和禁止α和β的区域。

假如变化的是α，而不是β，我们进行的变化游戏就是改变强核力的强度α_s，以及α的强度变化，那么除非α_s>0.3α^1/2，生物学上至关重要的元素如碳就不会存在，从而不会存在任何有机化学家。它们无法使它们自己保持不变。如果我们增大α_s，正好增加4％，就有潜在的灾难，因为有一种新的原子核，氦-2形成，它由两个质子组成，又不含中子现在能够存在^[34]而且允许有非常快速的直接核反应：质子+质子→氦-2。这时，恒星将会急速地耗尽它们的燃料，然后崩坍成简并状态或黑洞。相反，如果α_s减少约10％，则氘核不再处于束缚态，且核天体物理学产生生物学元素的途径会被阻塞。再者，我们发现参数空间有一个相当小的区域，其中可存在化学复杂性的基本的基础材料。图8.8表示宜居的窗口。(www.xing528.com)

图8.7　如果β和α值被允许独立变化，可能存在的支持生命复杂性的宜居区域。在右下部区域，不可能存在恒星。在右上部区域，不会有非相对论原子。在左上部区域电子没有充分局域化，使高度有序的自复制的分子难以存在。在狭窄的“双直线”标出的区域是物质可能必须保持足够长时间稳定，以使恒星和生命能演化。^[35]

图8.8　如果α_s和α的数值是独立变化的，能够存在的维持生命复杂性的可居住区域。底部右边区域不允许像碳、氮和氧这些生物化学的基本元素存在。顶部左边区域允许一种新的原子核，叫做双质子的氦-2存在。这为恒星中非常快速的氢燃烧提供了一条路，而且很可能导致在行星形成或生物学的复杂性进化之前恒星的燃料已经耗尽。^[36]

人们在这些考虑中包括了其他常数的更多的同时变化，如我们所知，比较受限制的是生命能够存在的区域。很有可能的是，如果能做出这些变化，那么它们就不是完全独立的。当然，使一个常数有一个小小变化，也可使其他常数中一个或多个发生变化。这会趋向于对大多数变化加上一些限制，使它们变得更受严格的约束。

这些例子应被看作仅仅表明大自然的常数的数值对生物是相当友善的。如果它们哪怕是有微量的变化，这世界就会变得没有生命和贫瘠荒芜，而不是充满有趣的复杂性的家园。正是这种非同寻常的事态，第一次引起布兰登·卡特去考察是什么类型的“强人择的”解释可能要被提出来应对大自然的常数数值。