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有理论认为“宇宙是专门为人类量身打造的”,但是,其实我们并不特殊

文化

有理论认为“宇宙是专门为人类量身打造的”,但是,其实我们并不特殊

David P Barash2019-01-06 06:40:00

这种错误的想法会引出一系列远超我们认知和回答能力的复杂问题。

David P Barash 是一位进化生物学家,退休之前在华盛顿大学担任心理学教授。2018 年,他出版专著《透过一扇明亮的窗》(Through a Glass Brightly)。本文就是根据该书的内容改写而成的。另外,他还与身为精神病专家的妻子朱迪斯·伊芙·李普顿(Judith Eve Lipton)合作出版《和平的力量》(Strength Through Peace)一书。

本文AEON 授权《99uu在线娱乐日报》发布,你可以在 Twitter 上关注他们


你听说过“人择原理”(anthropic principle)吗?概括来说,人们认为整个宇宙的形成符合“金发女孩现象”(Goldilocks phenomenon,起源于童话故事《金发姑娘和三只熊》,指凡事都应有度,不能超越极限,做事应该坚持“刚刚好就是最合适”的基本原则——译注)和“智慧设计论”(intelligent design,一种颇具争议的观点,认为宇宙和生物的某些特性用智能原因可以得到更好的解释,而不是来自无方向的自然选择对其进行解释——译注)。

描述人择原理难度不大,但将其划分归类却令人头疼。它是一个科学问题?是一种哲学概念?还是一派宗教观点?亦或又是上述三者的结合?人择原理认为,如果万有引力常数、质子所携带电荷的数量、电子和中子的质量以及宇宙所具有的其他基本特征与现实中的数据有一点点不同,人类就压根不会出现。于是,人择原理支持者得出一个结论:宇宙是专门为人类量身打造的。

人择原理引出一连串的问题。首先,谁是这套理论中假定存在的宇宙创造者?(对于虔诚信奉人择原理的信徒而言,答案再明显不过:上帝)其次,怎么能证明宇宙中的关键物理常数是专门为人类量身打造,而不是为澳大利亚毛鼻袋熊或者数量远超人类许多数量级的细菌和病毒量身打造的?道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)在 1979 年出版的小说《银河系漫游指南》(The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy)中写道,老鼠是一种“智商超凡的泛维度生物”,是地球的创造者。有没有这样一种可能:宇宙不是为人类量身打造的,而是为老鼠量身打造的,因此智人的出现和数量激增不过是意料之外的副作用,属于“附带的间接收益”?

从更综合的角度来看,亚当斯在 2002 年出版的《怀疑的鲑鱼》(The Salmon of Doubt)中提出了所谓的“水坑理论”(puddle theory):

设想一下,有一个水坑在某天早上醒来。它想:‘我发现自己生活在一个有趣的世界中,生活在一个有趣的大坑里。这个大坑非常适合我,不是吗?实际上,世界和我如此契合,这一定说明它是专门为我量身打造的!’

亚当斯,《怀疑的鲑鱼》

看起来,亚当斯更支持“坑择原理”,而不是人择原理。至少,水坑是“坑择原理”的铁杆支持者。

然而,人择原理不仅成功吸引了很多神学家和讽刺作家的眼球,也引起一些头脑冷静物理学家的关注。因此,或许我应该用更加严肃认真的态度对其进行审视和分析。1973 年,澳大利亚天体物理学家布兰登·卡特(Brandon Carter)在波兰的克拉科夫市(Krakow)参加一个纪念哥白尼诞辰 500 周年的会议时,首次向全世界介绍“人择原理”的概念。哥白尼(Copernicus)提出日心说,否定了地球处于宇宙中心地位的传统理念,也打破了人们脑海中人类占据宇宙中心地位的错误想法。可是,人择原理却威胁(或者说承诺)称要重新恢复人类的宇宙中心地位。卡特表示:“我们在宇宙中所处的位置必然是经过选择的,正是因为这一位置的特殊性,我们才能够成为宇宙的观测者。”换言之,如果宇宙在形成发展过程中没有采用目前这种使得人类得以存在、繁衍和观测宇宙特殊性质的特定模式,我们就不复存在,也不会因发现宇宙存在种种适宜人类生存的神奇现象而感到惊叹不已。

在 1998 年出版的《时间简史》(A Brief History of Time)中,英国物理学家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)描述了一系列至少看起来像是符合人择原理观点的物理常数和天体物理现象。霍金写道:“如果宇宙在大爆炸(Big Bang)后一秒的膨胀率比实际数字小,哪怕小了十亿亿分之一,宇宙也会再次坍缩,而不会形成如今的规模。”简而言之,宇宙膨胀率的微小变化也会带来巨大后果。如此一来,宇宙经历的就不是大爆炸,而是大挤压(Big Crunch)。

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在 1917 年提出“宇宙常数”的概念。他认为这是自己“一生最大的错误”。但是在人择原理支持者眼中,宇宙常数体现了爱因斯坦的先见之明。引力会使宇宙坍缩(也就是大挤压理论),这让爱因斯坦倍感困惑。因此他在引力场方程里引入了一个作用方向与引力相反常数(本质上是他凭空设想出来的),从而抵消应力,确保宇宙保持稳定。不信仰任何宗教的美国物理学家史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)指出,如果在历史上的某一个时刻,宇宙常数曾比目前人们计算出来的数值小一点点,宇宙都将不复存在。如此一来,宇宙就不会以能够形成星系的速率膨胀,也不会产生各种行星和哺乳动物(比如人类)。

1961 年,人择原理支持者找到了更多证明自己正确的证据。美国物理学家罗伯特·迪克(Robert Dicke)指出,宇宙的年龄符合“金发女孩原则”(Goldilocks principle)。迪克认为,诞生于大约 145 亿年前的宇宙目前正处于“黄金年龄段”,既不太衰老,也不太年轻,实在是刚刚好。如果稍微年轻一点——比如说大爆炸发生的时间更晚——宇宙就没有足够的时间完成核合成(nucleosynthesis,从已经存在的核子,也就是质子和中子创造出新原子核的过程——译注),进而产生大量比氢和氦还重的元素。如此一来,中等尺寸的岩质行星不会出现,人类的出现自然也无从谈起。同理,如果宇宙稍微年长一点,大部分恒星都已经变成成熟的白矮星和红矮星。此时的恒星太过衰老,不再属于天体物理学家所谓的“主星序”,也无法维系和支撑稳定的行星系统。另外,与质量和能量有关的四个基本相互作用——重力相互作用、电磁相互作用(电荷同性相斥、异性相吸)、弱相互作用和强相互作用——似乎处于恰到好处的平衡状态,满足形成物质和生命的必备条件。综上所述,人择原理似乎又找到了一些能够支持自己的强力证据。

不过,并非所有人都觉得孕育生命宇宙具备的所有必要条件都是为人类量身打造的。密歇根大学的天体物理学家弗雷德·亚当斯(Fred Adams)写道:“很多因素都可能导致宇宙参数的变化。可即便参数有变,宇宙还是能够形成可以发挥作用的恒星以及适宜生命出现的行星。”

需要指出的是,人择原理也分为两种主要形态:弱人择原理和强人择原理。简单来说,弱人择原理带有目的论色彩。弱人择原理和卡特的观点一致:无论具备何种条件,宇宙都必须确保自身条件有利于观测者的生存。换言之,如果宇宙中的各种物理参数不是现在这个模样,负责观察它们的人类就不会出现。在此基础上,霍金又进行了补充。他提出在理论界假想的多元宇宙中,有利于生命诞生的基础物理学常数哪怕出现微小的改变,宇宙也会产生翻天覆地的变化——“新的宇宙虽然可能非常美丽,但却无法孕育出任何欣赏美景的生命”。因此,弱人择原理实际上提出了一个逻辑难题。

强人择原理与弱人择原理差异很大。本质上来看,强人择原理是一种宗教言论:存在某个负责为人类创造出宇宙的圣人。还有一种更极端的人择原理,叫做终极人择原理(final anthropic principle):“宇宙中必然会诞生能够处理信息的智慧生物。一旦这种生物出现,它将永远不会灭绝。”曾为《科学美国人》(Scientific American)撰写数学和科学稿件的科普作家马丁·加德纳(Martin Gardner)对这套理论进行了无情的嘲讽,称终极人择原理是“荒谬至极的人择原理”(completely ridiculous anthropic principle,缩写为 CRAP)。

面对人择原理——不管是弱人择原理,强人择原理还是终极人择原理——很多人都做出了严肃认真而又妙趣横生的回应。爱因斯坦曾经说:“真正让我感兴趣的是,上帝创造世界时有没有其他方案可以选择。”他其实是借助“上帝有没有其他方案可以选择”这个问题表达自己内心的另一个困惑:宇宙中各种各样的物理参数——光速、电子和质子所带的电荷——究竟是固定不变的,还是可以随意变化的?如果固定不变,物理参数就只是看起来像是为了碳基生命的出现而形成井井有条的结构框架,但它们最开始却不是“自由参数”。值得一提的是,爱因斯坦还曾提出过一个问题:鉴于现实世界的本质和特性,宇宙中各种各样的物理参数是否可能已经在物理领域深层规律的影响下逐步固定(只能是以唯一合理数值的形式存在),而不是为某些宇宙的最终目的(也就是人类的出现和繁衍)而量身打造的?目前,我们只是不知道世界现有的运行方式是不是它唯一可以采用的模式。简而言之,我们不确定的是在不考虑人类和其他一切生物的前提下,根据物理规律,已经确认存在的科学定律和物理参数是否还会以某种方式结合在一起,对彼此产生影响。

宇宙浩瀚无垠。尽管能够理解为什么很多人对人择原理如痴如醉,但我们始终不能忽略一个赤裸裸的事实:宇宙的绝大部分特性都不利于生命的出现和繁衍,起码对人类这种对水有着强烈需求的碳基生命非常不利。生命可能诞生于宇宙中任何一个地点。如果人类的存在只是偶然的结果,我们完全有可能诞生于寒冷、空旷而缺乏生存条件的外太空,然后转瞬即逝,不留下一丝痕迹。这种想法是不是恰好说明人类的发展壮大其实是证实仁慈造物主存在的证据?然而,人类不是严格随机过程的产物。我们没有诞生在外太空,而是占据了距离太阳第三远的一颗行星。这颗星球有着充足的氧气、液体水、适宜的温度以及其他条件。我们生活在一颗宜居的行星之上,这不是巧合,也不是因为我们无法在其他星球上存活。地球不像气态巨行星(不以岩石或者其他固定为主要成分构成的大行星,比如木星、土星等——译注)一样炎热无比,重力也恰到好处。不管人类的腿有多长,她都刚刚好能踩到地面,不会在空中飘来飘去。

图片来自 Lena Bell on Unsplash

于是,另一个问题横空出世。它虽然不那么深邃,但可能更令人感到费解。三百多年以前,德国哲学家、数学家、物理学家戈特弗里德·莱布尼茨(Gottfried Leibniz)在 1714 年出版的《莱布尼茨哲学和书信选集》(Philosophical Papers and Letter)中发表了论文《建立于理性上之自然与恩惠的原理》(The Principles of Nature and of Grace, Based on Reason)。他写道:“我们有权利提出的第一个问题是——‘为什么世界存在,而不是一片虚无?’”我尤其喜欢美国哲学家西德尼·摩根贝瑟(Sidney Morgenbesser)对这个问题的回答:“如果一片虚无,你还是会抱怨不休。”世界当然存在,否则我们也不会有机会讨论这个令人头疼的问题。这不仅回答了宇宙是否为人类量身打造,更是指向一个融合了学、逻辑学和常识的宏观问题——事件发生前后的概率差异。

出生在加拿大的英国裔哲学家尼尔·尚科斯(Niall Shanks)希望我们设想这样一幅画面:将一副牌打乱洗好,然后牌面朝下一张一张发出。在不作弊的前提下,一个人预测出每一张牌牌面的概率有多大?猜中第一张牌的概率是 1/52,猜中前两张牌的概率是 1/52 x 1/51= 1/2652。因此,猜中全部纸牌顺序的概率就是 1/52 的阶乘。这是一个小到令人无法想象的数字,大约是 1/1060。虽然一副牌有近乎无数种排列顺序,但人们必须想办法猜中。而且奇迹中的奇迹发生了——人们真的猜对了整幅牌的顺序!

我们要计算的是某个简单事件发生前后的概率,比如开球前和击球后高尔夫球所处的位置。猜中高尔夫球最终停下精确位置是一件近乎于奇迹的事情。但如果不是预测高尔夫球停在哪,而是猜中事件的结局,那就容易多了。因为结局很清楚:高尔夫球就在某处。这不是证明存在某种神力干预的证据,也不是证明高尔夫球场专门为了让球停在某个特定地点而采用特殊设计的证据。宇宙的设定让生命有存在的可能,而渺小的人类又恰好在浩瀚的宇宙中发展壮大,这让我们感到惊叹。其实,这和一颗高尔夫球惊叹于自己最终停在球场上某个位置的行为没有什么两样。

人类的出现实属意外,我们可以在不同层面用不同方式对这种现象进行解释和分析。但是,所有的解释方式都无法证明世间存在神圣造物主提前对人类生存环境进行规划和设计的这种结论。每个个体之所以存在,原因在于一个特定的卵子(其母亲一生排出大约 500 个卵子中的一个)和一个特定精子(其父亲一次射精排出大约 1.5 亿个精子中的一个)相互结合。按照人择原理的观点和逻辑,75 亿人类中的每一个个体都可以坚称自己的存在是注定发生之事,是宇宙参数乃专门为我量身打造的铁证,进而发展出一套“我择原理”。

我再举一个更宏观的例子。大约 6600 万年前,希克苏鲁伯陨石(Chicxulub)坠落在今天的墨西哥尤卡坦半岛(Yucatán Peninsula)。这次陨石撞击释放的能量造成恐龙灭绝,为哺乳类动物的崛起扫清障碍。我们能否这样看待希克苏鲁伯陨石:地球帮助人类发展的自我微调能力出现问题,因此需要一颗外来的巨大陨石用灾难性的撞击事件为人类崛起创造条件?陨石给恐龙带来毁灭性的间接伤害,这样做是不是为了实现终极目标,帮助智人在大约 6500 万年后出现?

对于伪装成宇宙为帮助人类发展而自我微调的事件,物理学有多种多样其他类型的合理解释。当然,其中一种极为引人入胜(但也令人难以理解)的解释方式就是多元宇宙学说(multiverses)。多元宇宙学说披上另一层伪装,重新审视了事件发生前后的概率差异问题。英国天体物理学家马丁·里斯(Martin Rees)曾经写道:

宇宙可能与成衣商店有共同之处:如果商店存货很多,找到一套合身衣服的我们就不会感到惊讶。同理,如果我们所处的宇宙是多元宇宙的组成部分之一,它的各种参数看起来像是专门为人类量身打造的事实就不会令我们感到惊讶。

里斯

尚科斯认为,多元宇宙假说“对人择原理宇宙观造成的影响和哥白尼日心说对地心说宇宙观造成的影响一样巨大”。哥白尼、开普勒、伽利略等先贤提出各自的观点之后,人们认为地球不过是众多行星中的一颗,所处的太阳系也不过是宇宙众多星系的一个组成部分而已。或许我们居住的宇宙也并不孤独,世界上还有其他很多类似的宇宙存在。有趣的是,哥白尼虽然将地球请下了神坛,但却又把太阳送上了宇宙中心的宝座。同时,他还认为所有行星的运行轨道都是完美的圆形。天文学发展早期,人们觉得“天体”的几何结构像圆形一样完美,因此普遍认为行星运行轨道也是完美圆形。连伽利略(Galileo)都认为行星的轨道是圆形。最后,是德国数学家、天文学家约翰尼斯·开普勒(Johannes Kepler)运用前辈天文学家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)的观测计算数据证明行星的运行轨道其实是椭圆形。与人体结构一样,宇宙也根本不是完美无瑕。虽然如此,人体结构和宇宙还是确保人类能够在地球上诞生和繁衍。

图片来自 NASA on Unsplash

至于外星人,他们似乎有可能(不过不能百分百确定)生活在一颗或多颗系外行星、小行星或者彗星上,而不是居住在恒星或者自由地漂浮于无垠的太空之中。宜居的系外行星应该围绕恒星运转,比如不会发射出大量 X 射线和其他类型辐射的恒星。当然,我们所推测存在的外星人都是“我们所了解的生命”。或许宇宙中存在其他物种,它们欢乐地沐浴着地球生物学家认为致命水平的能量辐射,可以在不足以维持人类这样生物生存的环境中侥幸存活,甚至还能茁壮成长。

面对人择原理提出的逻辑难题,量子力学给出了另一种有可能说得通的解释。这是一种看起来比多元宇宙假说还要怪诞的观点。根据量子力学的理论——正是因为这个理论的出现,我现在写作用的计算机才得以问世——从最基本的层面来看,物质由概率波函数构成,而概率波函数只有在有意识的观测者主动对其进行测量或感知时才会转化成“现实实体”。在著名的“双缝实验”中,当我们以检测粒子的方式检测光时,它就以粒子的形态出现;当我们以检测波的方式检测光时,它就以波的形态出现。双缝实验出现之前,从某种意义上来说,光子并不是一种明确存在的实体。但自此之后,我们知道光子的确真实存在。

美国理论物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)是量子力学领域的开拓者之一,他是“黑洞的命名者”,任教期间指导过后来斩获诺贝尔奖的理查德·费曼(Richard Feynman)。惠勒提出“参与性人择原理”(participatory anthropic principle,本质上也是一种颠覆版的弱人择原理——译注),即宇宙自身若想存在,就必须孕育出有意识的生命。我并不认同他的观点。不过,连世界知名物理学家也认为人择原理或许能够真正解释为什么宇宙是现在的模样,这至少让人择原理有了一点可信度。也许,我们不应该想也不想就直接否定参与性人择原理和其他颠覆版弱人择原理的合理性。

当然,彻底否定进化论的人也有可能也会被另一种观点所吸引:我们生活在一个适宜生命出现的宇宙不是一件令人惊讶的事情,这不是因为宇宙专门为人类进行过微调和量身改造(强人择原理),也不是因为我们的存在让宇宙“成为现实”(惠勒颠覆版的弱人择原理),而是因为自然选择让人类自身经历改造,适应了所处的环境。空气的物理特性决定了鸟类的翅膀构造,水的物理特性决定了鱼类的生理结构。也许,宇宙的物理特性也从基础层面上决定了包括人类在内众多生命的样态。

还有一些人用更为匪夷所思的方式将自然选择和人择原理整合在一起。如果自然选择发生在星系层面,甚至宇宙层面,为生命出现提供潜在可能的星系是不是更有可能自我复制?如果真是这样,同不利于生命出现的星系相比,利于生命出现的星系就有可能复制出更多的自己,为人类这样生物的出现创造更好的机会。这种“观点”成立的可能性极低。不过抛开可能性不谈,我们还是不清楚为什么利于生命出现的星系比不利于生命出现的星系更受青睐。

虽然如此,美国理论物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)还是在努力研究他提出的“宇宙自然选择”学说(cosmological natural selection)。根据这个理论,不仅星系可以复制自我,连整个宇宙都可以通过黑洞复制自我。如果真是这样,什么样的宇宙更受青睐?或者用生物学家的话说,什么样的宇宙能在自然选择过程中脱颖而出?答案很简单:有着更适于自我复制物理定律和参数的宇宙。这就简单的解释了为什么我们所处的宇宙中有黑洞存在:宇宙通过黑洞完成自我复制。同样,这也引出了一个假设:也许智慧生物可以通过制造黑洞和其他手段为其所生存的特定宇宙增加选择性优势。

卡尔·萨根

1985 年,美国天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan)在小说《超时空接触》(Contact)中提出了另一种同样怪诞的人择原理。在小说中,来自外星的智慧生物建议女主角研究超越数(transcendental number,不满足任何整系数多项式方程的实数,即不是代数数的数)。最有名的超越数就是 π。女主角努力计算一个超越数,研究到小数点后第 1020 位时,她突然发现一条隐藏在数字中的信息。数字命理学(numerology,又被称为占卜算术,它相信每个数字都有独特的共鸣频率及其特殊的属性和意义——译注)是数学的基础。从某种意义上来说,数字命理学也是宇宙基本结构性质的体现。因此,萨根所要表达的意思是宇宙本身也是某种意义上的智慧产物。隐藏在超越数中的信息显然是人类留下的,而不是随机噪声产生的结果。又或许宇宙是有生命的,各式各样的物理参数和数学常数都是它新陈代谢的组成部分。这种观点非常有趣,但它本质上属于科幻设想,而非科学理论。

讨论至此,我们应该看清一个问题:人择原理的观点很容易发展成思辨哲学的观点,有时候甚至还会演变成神学宗教领域的理论。诚然,人择原理会令人想起“填补空缺的上帝”(God of the gaps)。根据这个理论,人们总是喜欢用上帝神力解释科学暂时无法解释的问题。每当科学无法提供合理解释,就祭出万能的上帝来填补一切空白,这种做法也许的确很有吸引力。但事实上,连神学家都不喜欢“填补空缺的上帝”。因为随着科学的进步,人类知识上的空缺地带——也就是上帝能发挥作用的领域——越来越狭窄。各种版本的人择原理能否成功扩展我们的自我意识,带领超越科学所能触及的边界,不断探索新的领域?答案尚不明晰。但是就我看来,人择原理没有这个能力。

“哥白尼原则”(Copernican mediocrity)是物理学和哲学的基本法则,指的是没有一个观测者拥有特殊的位置。换言之,也就是承认人类并非宇宙的中心。在此,我还要补充一条我自创的“达尔文原则”(Darwinian mediocrity):承认人类并非特别创造的生物,而是自然选择的结果。然而,所有这些揭穿人类特殊性谎言的理论并不必然导致我们感到绝望或产生自我贬损情绪。往好里说,人择原理也不过是个摇摇欲坠而不具有切实可信度的理论。我们不能因此就转而相信另一套“厌恶人类原理”。不管人类有多么特殊,也不管人类有多么平凡,我们不都应该将每一个个体——包括地球上其他物种——当作想象中的宝贵生命来好好对待吗?


翻译:糖醋冰红茶

题图来自 Angela Compagnone on Unsplash;长题图来自 Klemen Vrankar on Unsplash

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