大自然的常数：揭示刚性和柔性世界

明天我要用最敏锐的目光来看天空出现一颗巨大的彗星，以及从旋风发出的轰鸣预告着怪异的和可怕的事——这个宇宙从来没有讲明意义；我猜想它是按管理契约建立的。

——罗伯特·海因莱因^[2]

人们怎么认识这个强人择观念呢？比起将我们复杂的生命形式对大自然的常数数值的微小变化是很敏感的，对这一说法作重新包装，强人择观念还可能有更多的意义吗？这些“变化”是指什么呢？什么是这些在那里常数是不同的，而生命不可能存在的“其他世界”呢？

关于宇宙，一种似乎有理的观点是：存在一种，而且是唯一的一种方法证明大自然的常数和定律成立。这些宇宙是难以完成的玩意儿，而且它们越复杂，它们需要配合的组成就越多。大自然的常数的数值因此是一种拼板游戏，仅有一个解，而且这个解完全是由大自然的一种真实理论所阐明的。如果这是正确的话，那么谈论在其中大自然的常数取不同数值的其他假设的宇宙就没有意思了，不会比谈论办不到的事有更多的意义。简直不可能有其他的世界。^[3]一个而且唯一可能的宇宙就是这种许可生命发展并持续的宇宙，这恰恰就是这个世界的严酷的事实，尽管这是一个极其令人赞同的事实。^[4]

带着这个“刚性世界”的观点，我们就无法对似乎幸运的有关大自然常数的数值说更多的话。在未来，当一系列实验人员检验越来越多的十进位小数，发现所有大自然常数的数值如预言的一样时，我们只能等待和观察，一个刚性的世界提供不出除它们本体之外的事物范围；当它归结到基本定律、大自然的力和常数时，^[5]就不存在其他选择。

相比较之下，“柔性世界”的观点提供了可变化的范围。如果存在（或可能有）“其他”宇宙，如果某些大自然常数不是由最终的理论僵硬地规定，或者如果我们自己这个宇宙展现出超出我们的视界的非常不同的结构，那时强人择原理有明确的意义。

假设存在这样的宇宙，其中大自然的常数能取一个范围很宽的不同数值。那么就有一组不同可能性的集合，据此可以判定我们观测到的这套常数的地位。这就是卡特所设想的将强人择原理的应用转变成一种相当于弱原理的应用的方法。如果许多（或甚至全部）可能的宇宙在某种意义上“存在”，那么在常数数值各种可能的组合群集的某个范围内，将会出现这样的结果，即：许可观测者演化的情况。不可避免的是，我们生活在这些宇宙中的一个，当人们看遍各种可能性的整个范围时，是不管其性质如何特殊的。因此，卡特提出：

当然哲学上的可能性始终是存在的——作为最后的一着，当没有更强的物理学的论证可提供时——通过采用“世界系综”这一术语进行思考将基于强人择原理的断言提升到解说的地位。据此，我指的是一个以初始条件和基本常数的一切可想得到的组合为特征的宇宙的系综……任何可被描述为一个观测者的有机体的存在只有在某种受限制的参数组合的情况下才有可能。一个基于强人择原理的预言也许可被看作是一种证明，所考虑的特征对可认识的子集的一切成员是共同拥有的。^[6](www.xing528.com)

存在其他宇宙的观念不是什么新观念。在18和19世纪就有关于这种可能性的猜测，作为关于在其他世界上是否存在生命的争论的一部分。还有相当多的讨论是关于其来龙去脉的，这很像对强人择原理的讨论。类似的支持生命的符合关系包括引力和运动定律的形式，地球和太阳系的组成，而人们了解人类生物学已经有很长一段时间了。自然神学家们论证说，在我们的宇宙结构中，它们出示了神的目的的证据。其他人，从莱布尼兹开始，论证说我们居住在所有可能的世界中的最好的一个——这个观点无情地被伏尔泰在《老实人》中所嘲弄。可是，当莫佩尔蒂在伟大的瑞士数学家列昂纳德·欧勒的大力帮助下，证明牛顿所提出的著名的运动定律可从新的数学原理推导出来，这个观点就改变了。这个原理允许人们考察两点之间的实际运动时可取一切可能的路径。如果你计算各条路径的称之为“作用量”的具体量，并要求所取的实际路径具有作用量为最小的值，那么这就能保证这条路径等同于牛顿定律预计的路径。物理学家们终于发现，一切物理学的定律都可能从这种形式的“作用量原理”推导出来。莫佩尔蒂自豪地宣称，他能辨别出一切可能世界中“最好的世界”的含意是什么，以及其他世界是什么： “最好的”是指作用量最小的世界而其他次一等的世界是那里的运动不遵守最小作用量路径的那些世界。的确，在19世纪期间有人甚至试图将化石解释成为这些不合格的非极小作用量的世界的遗物。到19世纪末，天文学中的宇宙显然是无边无际的，这使得人们猜想在其他地方应该有受不同于我们自己的大自然定律支配的世界。华莱士1903年写的论文论证说：

没有两颗恒星、没有两个星团、没有两个星云是相似的。那么为何应存在有相同的物质和受相同定律支配的其他的宇宙呢……？当然，可能会有，或许大概会有，其他的宇宙，它们或许由另类物质构成并受其他定律支配。^[7]

现代物理学是围绕从作用量原理推导出来的大自然的定律建立起来的。它是找到这些定理并允许对它们作更为深入广泛的推广，以及统一不同的定律的最有效的方法。马克斯·玻恩，量子力学的先驱者之一，预见到寻求“包罗一切的理论”将变成探寻穿过所有可能性空间的合适的最小作用量的路径：

我们可能相信[宇宙的公式]将具有极值原理的形式，这不是因为大自然具有一种意志或目的或经济意识，而是因为我们思考的机制没有其他路径能将复杂的定律结构凝结成简明的表达式。^[8]

今天，由于物理学家们已循着这条路径朝向更深入的和更普适的关于大自然的各种力的理论前进，他们已经稳稳地转向柔性世界的观点。似乎的确存在不是由应有尽有的包罗一切的理论绝对地确定的这样的大自然的常数。某些常数看来只允许取整个连续变程中的某些数值。其他常数看来并不明晰地要在包罗一切的理论中出现，但是在宇宙按随机过程演化的特定阶段会出现，就像完全平衡的针会在某一特定方向倒下。这些常数所取的数值表明大自然的定律出现的路径不需要具有定律本身的对称性：它们是更加复杂的和偶然的。

今天物理学家们面对的大问题之一是确定正好有多少有待规定的大自然的常数将唯一地和完全地由包罗一切的理论规定，就像当前受人偏爱的超弦理论，称为“M理论”。从这个限定中被略去的那些常数可允许取各种不同数值，而不会影响包罗一切理论的内部逻辑和自洽性。如果在宇宙的早期诸阶段导致它们出现的特定的一系列事件经历了不同的发展，它们（这些常数）可能就会有所不同。我们能得到关于这些常数数值的解释的最接近的途径应该是应用某种人择的论证。或许提供给这些常数的一切数值有相等的可能。然而，我们将观测不到除非它们落在允许观测者存在的狭窄的数值带范围之内。