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宇宙之书:从托勒密、爱因斯坦到多重宇宙-第26部分
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可能的宇宙
曾经有一段时期人们认为，一切都会发生改变，但实际上一切照旧，只不过换了种形式。
——亨宁·曼凯尔（瑞典侦探小说作家）＇14＇
自1990年起，旧的观念逐渐发生了转变，人们不再把宇宙和其中的常数和定律看作刚性的三角形。宇宙的很多性质曾经被看作硬道理，如今却被解释为某种深层原理所导致的对称性破缺。如果你将一块铁棒从极高的温度冷却到 770 摄氏度以下，那么铁棒就会变成磁铁。铁棒的哪一头变为北磁极，哪一头变为南磁极，几率是相等的。在铁棒变冷之前，你没有办法预测哪一头会变成北磁极；当铁棒的温度跌至770摄氏度以下时，原子的对称性就破缺了，铁棒的南北磁极就随机地产生了。
这类随机的“对称性破缺”过程能够决定宇宙的许多重要性质——正反物质不对称性、原子物质的密度以及宇宙级磁场的强度和方向。在这个前提下，人择原理的概念就变成了另外一个样子：如果宇宙不同角落中的对称性以不同的方式破缺，就会产生性质各不相同的新宇宙。
混沌的永恒暴胀宇宙存在的一些独特行为说明，引入人择原理至关重要。永恒暴胀宇宙的很多角落比我们的可见宇宙还宽广，于是我们得计算一下，产生一个拥有某种特定性质的宇宙的概率有多大。如果引入对称性破缺所导致的复杂性，我们就会发现，永恒暴胀所孕育的众多“宇宙”也可以表现出截然不同的物理性质。不同角落的自然常数可以有不同的取值；弦理论预言，多重宇宙不同角落的巨大空间维度（甚至时间维度）也会各不相同；基本的相互作用数目和种类也可能各不相同，其中每一种组合都体现了弦景观的一种真空态。
在传统的科学方法看来，这个问题实在太艰巨了。人择原理教育我们，研究不同宇宙从多重宇宙中产生的概率时，我们应该集中精力研究一些特殊的宇宙，在这些宇宙的某个演化时期，能够产生复杂性、生命以及存在意识的观测者。这个子集也包括我们的可见宇宙，但是我们并不想把生命定义得过于保守，不然就没法产生跟我们的意识类型截然不同的生命了。目前，想要确定宇宙中能产生观测者的条件实在太难了。我们甚至连定义“生命”所需的必要条件都不清楚。我们所了解的只不过是一些弱的充分条件，这些条件差不多都来自于我们对自身的认识。
这导致我们很难预言，多重宇宙的众多可能性中哪一种宇宙最有可能产生生命。为了回答这个问题，我们得搞清楚哪些物理定律、宇宙的哪些结构触及了产生生命复杂性的关键。我们只了解其中一些关键性因素，但能肯定的是，真正的约束条件一定比我们目前所认为的要宽松得多。这是因为我们还没找到能将自然界四种基本相互作用（电磁、弱、强和引力）统一起来的万有理论。当我们找到这个理论时，也只不过了解了更多决定基本相互作用特性的自然常数之间的关联性和依赖性。目前，我们只知道改变放射性物质的衰变率时并不用担心这会对引力或原子的结构产生什么影响。一个完备的统一理论应该表现出所有这样的关联性，并且能够保证，其中的物理规律应该是牵一发而动全身的。
如果我们学会了计算这种概率和条件概率的方法（我确信这要不了多久就能学会），我们还得面对另一个极为复杂的问题，也就是研究“观测者”对物理规律的依赖性，然后用一个完备的理论来描述这些依赖性。用这种方法我们也许就能找出几种不同的宇宙族，其中的每一个宇宙都能满足生命产生的必要条件。接着，我们可以研究哪一个宇宙才是最可能出现的。但是假如最可能的那个族中的宇宙跟我们看到的宇宙不太像呢？我们是会断定理论的某些部分（或者全部）错了，还是会断定我们的宇宙并不是其中最可能的宇宙呢？假如我们找到的几个族大体上看都差不多的话，那么我们又该如何进行抉择呢？
这些问题都没有答案，所以我们必须把人择原理铭记在心。无论多重宇宙中各种宇宙出现的概率有多大，最后都必然要考虑到观测者的存在。我们不得不承认，在上述讨论中，我们自己（以及其他能收集和处理信息的实体）也是我们想要解决的问题的一部分。
自制的宇宙
哲学的精髓在于，从一些极其简单的、没什么可说的概念出发，得出某些令人难以置信的悖论。
——伯特兰·罗素（1872～1970）＇15＇
不断自我繁殖的宇宙尝试了所有可能的真空态，以及各式各样的物理常数、空间维度和基本相互作用的组合模式，这是我们得到的最接近“所有可能世界”的图景。从前的哲学家经常从形而上学的角度思考“所有可能世界”。关于我们所生活的世界是否是“所有可能世界中最好的一个”，哲学家们从各个角度进行了激烈的争论。＇16＇然而，暴胀宇宙并没有尝试宇宙所有属性的所有可能变化，因此，它并没有创造出形而上学意义上的“所有”可能世界，而只是尝试了弦理论允许的所有自洽物理规律的版本。这些版本的数量十分惊人，不过是有限的，约为10500。
这个繁殖过程由物理定律所决定。它并不像中世纪基督神学中的宇宙创生，是一种神秘的“从无中创造”。乍看之下，即使在这样的限定条件下，人们依然会觉得将某种东西“创造”出来是不可能的。但这并没有违反任何物理学守恒律。设想一次自发的量子涨落产生了一个虚的粒子和一个虚的反粒子。如果每个粒子的质量都是 M，就要求总能量为2Mc2。但如果这些粒子之间存在某种吸引的相互作用，例如引力或电磁力（如果它们电性相反的话），那么这种相互作用就会贡献一种负的“势能”，因为这种势能一旦被释放出来，就能转化为粒子的运动。这就像你扔出一块石头，在地球引力的作用下，石头会掉落在地面上。
值得注意的是，2Mc2的正的能量和吸引作用产生的负的势能加起来可以恰巧为零，于是从量子真空中“创造”两个粒子并不消耗任何能量（图10。4）。
这样的过程，再加上“宇宙”在永恒暴胀之中自发繁殖的过程，使得宇宙学家开始设想，我们能不能人工地激发这种繁殖过程呢？＇17＇我们能不能通过激发某一次涨落，产生像永恒暴胀一样的效果，从而“创造”出一个宇宙来呢？至少从原则上来讲，物理学定律是否允许这样做呢？
这个问题没有确定的答案，有的人证明不可能，有的人证明可能，然而其中似乎也产生了极其不必要的副产品，如无穷大的密度。与此同时，也有人，如亚利桑那大学的爱德华·哈里森，认为这开辟了高级文明得以操纵宇宙的前景。＇18＇
图10。4 产生一对虚粒子（虚的粒子和反粒子），然后湮灭
设想宇宙中存在一些高度发达的文明，他们已经完全掌握了在附近空间制造特定量子涨落的方法，这些涨落会迅速引发暴胀，产生新的婴儿宇宙。那些超级宇宙学家也已经完全掌握了自然常数和物理定律的奥秘，知道什么样的组合才会允许生命的产生。假设（考虑到可能性的数量以及从中进行选择的计算复杂性，这是一个非常大胆的假设）他们有能力控制对称性破缺的过程，能通过控制温度下降来选取特定的真空态，那么他们就能够强行孵化出新的宇宙，其中的自然常数和物理定律比他们自己的宇宙还要适合生命的繁衍。加快自我繁殖的速度，快进到好几代宇宙之后，更加发达的文明就会产生（而且产生得更加容易，因为新宇宙出现生命的“几率”被上一层文明精心调整过了），他们于是拥有更加先进的技术来调制更新的宇宙。哈里森设想，我们的宇宙之所以如此恰到好处，如此适合生命的繁衍和演化，或许正是因为宇宙经历过这种类型的强制孵化＇19＇，它的性质都被微调过了。
这是个异想天开的想法，但其中有一点值得一提。一旦宇宙中演化出能够操纵宏观环境的智慧生物，宇宙学就成了一门不可预知的学科，就像经济学和社会学一样，因为人类的行为不但从实践上无法预测，从理论上也是无法预测的。
自然选择的宇宙
有一种学说认为，不管什么原因，如果有人发现了宇宙的本质和目的，宇宙就会立刻消失，取而代之以某种更加离奇、更加说不清道不明的东西。还有一种学说认为，这种事已经发生过了。
——道格拉斯·亚当斯（1952～2001）＇20＇
另一个尝试解释自然常数特殊取值之谜的人是美国物理学家李·斯莫林。他不像哈里森那样异想天开，没有将智能观测者的行为也考虑在内，让他们操纵自己制造的宇宙来产生更加发达的文明。斯莫林考虑的是托尔曼想法的一种变体，即一种不断振荡的、能从收缩反弹为膨胀状态的闭合宇宙。＇21＇斯莫林打算把这种想法应用到黑洞内部的引力塌缩中去。毕竟，如果你在一个黑洞的内部，你就会发现它实际上跟一个闭合的宇宙没什么区别。如果你从中心出发向外走，永远也不可能穿过它的边界（图10。5）。你会发现自己总是被拉回到中心的奇点处，也就是你出发的地方。这就像一个闭合的宇宙从奇点开始往外膨胀，到最大值后再向奇点收缩。
第一个想法是，每当有黑洞形成，物质纷纷落入奇点的时候，新的宇宙就会从奇点中“跳”出来。第二个想法跟约翰·惠勒在1957年时提出的想法一样，振荡的宇宙每进行一次反弹，自然常数的大小就可能发生变化——惠勒称之为“再加工”。＇22＇斯莫林假设，每当有黑洞形成，其中的物质无情地被奇点吞没时，这种反弹就会发生，在新产生的膨胀中，自然常数在原有的基础上进行了微小的变动。结果就形成了一种自我繁殖的局面，随着每一次繁殖的发生，其中的常数都会进行微小的变动。＇23＇
图10。5 一个粒子从黑洞的中心奇点发出，当它达到黑洞的视界时，距中心最远，然后它必然会落回到中心奇点处。它的轨迹很像闭合宇宙中的一个粒子，从大爆炸开始膨胀，然后又开始坍缩，经历一次大塌缩
如果我们让这个过程持续很多代，又会如何呢？宇宙中形成黑洞，然后每一个黑洞都会导致更多宇宙的形成，每一个宇宙的常数都略有变动。从这个过程的长期行为来看，按照他们的说法，我们会发现自己身处一个特殊的宇宙，这个宇宙的常数会导致黑洞产生率达到最大，因为这种宇宙的数量最多，我们存在其中的概率也最高。这跟生物学中的演化差不多。在生物学中，如果有一种可遗传的属性能导致子代数量的最大化，那么拥有这种属性的生物就会比其他生物更加普遍地存在。在这个理论中，能产生更多黑洞的引力属性就让这样的宇宙遍地开花。
如果住在这样一个历经了许多代引力的自然选择过程，最终还能脱颖而出的宇宙中，也许你就能预言自己应该会看到什么现象。因为演化选择了黑洞产生率最大的那个宇宙，所以我们宇宙里的自然常数估计已经使黑洞产生率达到或差不多达到了局部的极大值。
这就意味着如果我们的常数发生微小的变动，黑洞产生率就会下降。这听起来不错。斯莫林提议，我们可以做一些思想实验，看看略微修改物理学常数会导致什么样的后果。如果这些改动导致黑洞产生率上升了，那我们能因此否定这个理论吗？斯莫林提出这套理论的目的是想在不借助人择原理或者多重宇宙概念（在多重宇宙中，几乎所有的可能性都实现了）的情况下，解释自然常数的取值为什么很特别。
可惜，这个简单的想法并不可行。且不说是否存在微小的变动导致黑洞产生率增加的问题，其中还有两个严重的问题。尽管这个理论的目标之一是将宇宙学解放出来，使我们不再苦恼于人类对理论推演的影响，但我们不难发现，这个理论本身就是人择原理重要性的最佳诠释。我们可以料想我们宇宙的黑洞产生率已经达到了最大，并且这样的宇宙允许观测者存在。如果黑洞含量最多的宇宙只包含辐射和尺寸非常小的黑洞，那么其中就不会存在任何智慧生物。为了得到该理论的一个可检验的结论，你得知道所有自然常数的取值范围，以确保观测者的存在——但这个取值范围不一定对应最可能的取值，甚至可以相差甚远。于是，你很可能会说这个理论预言了一组自然常数的取值，在允许生命存在的取值范围中能使黑洞产生率达到最大。这恰好印证了我们在图10。1中所强调的内容。
该理论的第二个问题更加严重。它假设，当你调整自然常数的取值时，黑洞产生率存在局部最大值。这是一个非常强的假设，仅对我们已知的一个常数来说，这个假设就不成立。如果我们略微改变牛顿常数 G的大小，从而改变了引力的强度，那么我们就会发现结果在局部是单调变化的。由于热力学第二定律的影响，自然常数每变动一次，并非只可能导致黑洞的数量增加，还可能导致G的数值越来越大。此时，宇宙的引力就如长江后浪推前浪，一代更比一代强。＇24＇
虚拟的宇宙
在其他条件相同的情况下，如果你是生活在一个虚拟世界，那么你会更不在意别人，更愿意活在当下，会让你的世界看起来更容易变得富有，并希望试图更多地参与重要事情，会让自己更富有娱乐精神，更值得称道，以及让名人乐于围着你团团转。
——罗宾·汉森（美国经济学家）＇25＇
一旦你认真对待所有（或几乎所有）可能的宇宙都可以（或确实）存在的想法，那么一种滑坡谬误（slippery slope）①就会出现在你的面前。我们已经看到，一个文明的科技水平只要比我们发达一点点，就有能力进行一场宇宙模拟实验，其中可以产生多种能够相互交流的智慧生物。＇26＇这个文明会拥有强大的计算机，其计算能力要比我们的计算机高一个巨大的量级。他们不但像我们这样，能够模拟天气变化或星系的形成，还能进一步看到恒星和行星系统的形成，于是通过对虚拟世界的研究，他们的行星地质学和地形学也得到了发展。接着，将生物化学的法则和天文学的模拟结合起来以后，他们就能看到生命和意识的演化过程（根据他们的需要，这些过程都可以被任意地加速）。正如我们能观察果蝇的生命周期，他们也能跟踪生命的演化进程，观察文明如何发展，如何相互交流。他们甚至可以围观虚拟生物之间的争论：天上是否存在一个“大程序员”，他不但创造了宇宙，还可以随意挑战他们已经习惯遵从的自然法则。
① 武断地将某个可能性引申成为必然性，然后串联这些不合理的因果关系，推断出一件毫无关联的结果，这就是滑坡谬误。——译者注
一旦有谁掌握了模拟宇宙的能力，虚拟的宇宙就会如雨后春笋般冒出来，很快就会超过真实宇宙的数量。而且尼克·博斯特罗姆断言＇27＇，如果随机选出一个智慧生物作为考察对象，那它更可能生活在虚拟现实之中，而不是真正的现实之中。＇28＇
这个惊人的结论引发了更多讨论，如果我们极有可能生活在虚拟现实之中，自己只不过是其中的虚拟生物，那么我们该怎么办才好呢？正如在本节开头的引语中所说的，罗宾·汉森认为，你应该做的就是努力创�
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