宇宙为你的存在
押上了所有筹码我先给你报一个数字
十的一百二十次方分之一
这是宇宙学常数被精确调节到允许你存在的概率
十的一百二十次方是什么概念
整个可观测宇宙里所有原子的数量
大约是十的八十次方
也就是说
如果你从整个宇宙里随机挑一个原子
你一次命中一个指定原子的概率
都比宇宙学常数碰巧落在这个"允许生命存在"的窄窗里
的概率大得多得多得多
你现在坐在屏幕前看这期视频
这件事本身
在概率上几乎等于不可能
但它发生了
哈喽
大家好
我是王利杰
今天我想带你做一件事 - 从你此刻的存在开始
一路倒推
看看宇宙到底需要同时满足多少个几乎不可能的条件
才能造出一个能看视频、能思考
能提问"我为什么存在"的你
这不是一个哲学沉思
这是硬核物理学
每一个我要讲的"巧合"
都有精确的数字和实验支撑
而当你把所有这些巧合叠加在一起的时候
你会面对一个让物理学家集体失眠的问题
我们从最底层开始
你的身体是由原子组成的
这些原子 - 碳、氧、氮、铁
不是大爆炸直接造出来的
大爆炸只造了最简单的元素：氢和氦
加上极少量的锂
你身体里那些复杂的重元素
全部是在恒星内部通过核聚变锻造出来的
当恒星燃烧殆尽
以超新星爆炸的方式死去
这些元素才被抛洒到太空中
经过数十亿年的重新聚集
形成了新的行星
最终形成了你
卡尔·萨根说的那句话不是诗意的修辞
而是字面意义上的事实 - 你就是恒星的灰烬
你体内的每一个碳原子都曾经是
某颗恒星核心里一千万度高温的产物
但问题来了
碳的产生过程本身
就需要一个极其精确的巧合
恒星内部制造碳的过程叫做"三阿尔法过程"
简单说就是三个氦原子核碰撞融合成一个碳原子核
但这个过程有一个致命的瓶颈
中间产物铍-8极其不稳定
它的半衰期不到一亿亿分之一秒
也就是说它刚诞生就几乎立刻碎裂了
在这个转瞬即逝的时间窗口内
第三个氦核必须恰好撞上去
才能形成碳
这个概率低到按正常计算
宇宙中根本不应该有足够的碳
1953年
英国天体物理学家弗雷德·霍伊尔
做了一件极其大胆的事
他说：碳在宇宙中明明大量存在
但按已知物理学计算它不应该大量存在
那只有一种可能
碳-12原子核里必须有一个我们还没发现的共振态
这个共振态的能量必须恰好比三个氦核的总能量高出
一点点
这样才能像一个放大器一样极大地提高
三阿尔法反应的速率
他直接跑到加州理工学院福勒的实验室
对那帮核物理学家说：你们去找
碳-12在7.68兆电子伏特附近一定
有一个共振态
物理学家们一开始觉得这个天文学家疯了
但一个叫沃德·惠灵的年轻物理学家决定去找找看
结果真的找到了
碳-12的这个激发态
后来被命名为"霍伊尔态"
精确地位于7.65兆电子伏特
你知道这个能量值的容许范围有多窄吗
后来的精确计算表明
如果这个共振态的能量偏移超过百分之四
宇宙中就不会有足够的碳
百分之四
而且还不止如此 - 在碳形成之后
碳还会跟氦继续反应生成氧
如果氧-16恰好也有一个类似的共振态
那碳就会被全部转化成氧
你也不存在
但氧-16偏偏在那个能量位置没有共振态
碳被制造出来
又恰好没有被全部烧掉
两个巧合叠在一起
霍伊尔后来说了一句著名的话
他说
他觉得一个"超级智慧"在摆弄物理学
他用的原话是
"对这些事实做一番常识性的解读表明
一个超级智慧在摆弄物理学
也在摆弄化学和生物学
在自然界中不存在什么盲目的力量值得一提
"注意
霍伊尔并非宗教信徒
他早年是一个坚定的无神论者
虽然说出这句话的时候他的立场已经开始动摇
他不是在宣传宗教
他是在表达一种深刻的、发自内心的困惑
一种被自己的计算结果逼到墙角的困惑
但碳的故事只是开胃菜
让我把画面拉到更大的尺度
宇宙中有四种基本力：引力
电磁力、强核力、弱核力
这四种力的相对强度
每一种都被精确调节到了允许你存在的窄窗里
先说引力
引力是四种力中最弱的一种
比强核力弱了大约十的三十八次方倍
这个比例看起来荒谬 - 引力弱到这种地步
为什么还能让苹果落地、让行星围绕恒星运转
答案是引力永远是吸引的
而且作用范围无限远
所以当物质积累到足够多的时候
引力就占主导了
但这里有一个关键的问题：如果引力稍微强一点
哪怕强那么一丁点 - 恒星就会燃烧得太快
快到在行星上来不及演化出生命就已经烧完了
如果引力再弱一点
恒星内部的温度就不够高
核聚变根本无法点燃
宇宙里就不会有任何恒星
也不会有任何重元素
没有恒星
没有碳
没有你
再说强核力
强核力是把质子和中子黏在原子核里的力
如果强核力哪怕增强几个百分点
氢就可能不稳定了
氢是宇宙中最简单也最丰富的元素
是恒星燃料的基础
没有氢
恒星无法燃烧
如果强核力减弱百分之五
氘 - 一种氢的同位素 - 就无法存在
恒星内部的聚变链条从第一步就断了
整个核合成的大厦在地基处坍塌
电磁力呢
电磁力决定了原子的大小、化学键的强度、光的传播
精细结构常数 - 衡量电磁力强度的那个数
大约等于一百三十七分之一
如果这个数偏移超过百分之四
恒星内部的碳合成就会出问题
如果偏移更大
原子本身的稳定性就会被破坏
电子不再能稳定地围绕原子核运行
化学就不存在了
没有化学
就没有分子
没有DNA
没有蛋白质
没有生命
然后是宇宙学常数
我开头提到的那个被精确调节到
十的一百二十次方分之一的数字
宇宙学常数决定了宇宙膨胀的加速度
如果它稍微大一点
宇宙在大爆炸之后就会膨胀得太快
物质来不及聚集成星系、恒星和行星
宇宙将是一片永恒的、均匀的、冰冷的虚空
如果它稍微小一点
甚至如果它是负的
宇宙就会在大爆炸之后迅速坍缩回去
变成一个大崩塌
而它偏偏落在了那个极其极其极其狭窄的窗口里
精确到十的一百二十次方分之一的精度
你把刚才所有这些数字放在一起看
碳共振态需要精确到百分之四
强核力需要精确到百分之几
电磁力需要精确到百分之几
引力与其他力的比值需要精确到极高精度
宇宙学常数需要精确到十的一百二十次方分之一
宇宙密度参数需要精确调节到接近临界值
否则要么太快膨胀要么坍缩
质子与中子的质量差需要精确
如果中子不是恰好比质子重约千分之一点四
要么质子会衰变成中子导致原子不存在
要么中子会太稳定导致大爆炸后所有物质变成氦
这些不是同一个参数的不同表现
它们是彼此完全独立的物理常数
每一个都必须独立地落在各自的窄窗里
而这些窄窗之间没有任何已知的物理机制
把它们关联在一起
它们就像一排相互独立的密码锁
每一个都必须被拨到正确的数字
少拨对一个
整个宇宙就对生命完全不兼容
物理学家马丁·里斯在他的书<仅仅六个数>里说
只需要六个基本数字就能定义
我们这个宇宙的核心特征
这六个数中的任何一个如果有显著不同
我们所知的宇宙就不会存在
哲学家约翰·莱斯利有一个很形象的比喻
你被一个五十人的行刑队同时射击
每个人都是训练有素的射手
结果你毫发无损
你当然可以说"如果我被打死了我就不会在这里
提问了"
这在逻辑上没错
但你真的不会对"为什么所有子弹都偏了"
这件事感到一丝困惑吗
面对这个困惑
科学界主要有三种回应
第一种是多重宇宙假说
如果存在无数个宇宙
每个宇宙的物理常数都不同
那么纯粹靠概率
总会有某个宇宙恰好满足所有条件
我们恰好在这个宇宙里
不是因为它被特别"调节"了
而是因为只有在这样的宇宙里才会有人问这个问题
这就是所谓的人择原理 - 弱人择原理
这个解释在逻辑上是自洽的
弦理论的"景观"预测了大约
十的五百次方个可能的宇宙构型
提供了多重宇宙的一种理论基础
但问题是
多重宇宙目前不可观测、不可检验
而且有人指出
产生多重宇宙的机制本身
比如永恒暴涨 - 也需要被精细调节
你只是把问题推迟了一步
第二种是认为精细调节只是表象
也许存在某种我们还不知道的更深层理论
在这个理论里
所有这些看似独立的常数其实被某种深层原理
绑定在一起
就像在开普勒之前
行星的轨道看起来需要很多参数来描述
但牛顿用一个万有引力公式就把所有行星运动统一了
也许宇宙学常数、引力常数、精细结构常数这些东西
在某个更底层的框架里根本就不是自由参数
它们是被某种我们还没发现的对称性锁定的
这是一个非常美妙的可能性
但目前我们还没找到那个框架
第三种回应更激进
也更让人不安
霍伊尔的直觉指向了这个方向
有一些物理学家和哲学家认为
精细调节本身暗示着某种目的性
不一定是宗教意义上的上帝
但也许宇宙的存在不是随机的偶然事件
而是某种更深层秩序的表达
约翰·惠勒的"参与性宇宙"框架认为
观察者通过观察参与了宇宙物理现实的生成
如果我们在之前的视频里建立的猜想
先有意识后有宇宙 - 有一定道理的话
那精细调节可能不是偶然的幸运
而是意识自组织的必然结果
但我要在这里诚实地标注：第三种解释是猜想
它在逻辑上没有被证伪
它能得到量子力学观察者效应、延迟选择实验
霍夫曼界面论等多条线索的支撑
但它没有被实验证实
目前科学对精细调节问题没有定论
这三种解释各有各的问题
没有任何一种获得了广泛共识
但不管你站哪一派
有一个事实是不可否认的
我们存在于一个参数窗口极其狭窄的宇宙里
这些参数不是被人为选定的
至少在我们目前的理论框架里
它们没有任何理由必须取这些值
物理学的标准模型有大约二十六个自由参数
这些参数的值完全是通过实验测量得到的
没有任何理论能从第一性原理
推导出它们为什么是这些值
它们就是这些值
而如果其中任何一个有显著不同
你就不会在这里
让我把这个画面再拉近一步
就算宇宙的物理常数全都"对了"
你的存在还需要一系列额外的巧合
太阳系需要在银河系的宜居带里
离银河系中心太近辐射太强
太远重元素太少
地球需要在太阳系的宜居带里
离太阳太近水会蒸发
太远水会冻结
地球需要一个大得不成比例的月球来稳定自转轴
否则气候波动会剧烈到不允许复杂生命演化
木星需要在外围充当"引力吸尘器"
帮地球挡住大部分来自外太阳系的小行星撞击
地球需要有一个液态铁芯产生磁场来偏转太阳风
否则大气层会被剥离
然后在地球上
从最早的单细胞生命到你
中间经过了大约三十八亿年
在这三十八亿年里
生命经历了至少五次大灭绝
每一次都对地球生物圈造成了毁灭性打击
最严重的一次消灭了超过百分之九十的海洋物种
如果其中任何一次灭绝稍微严重一点
或者发生在不同的时间点
今天地球上的生物图谱可能完全不同
恐龙统治地球超过一亿六千万年
如果六千六百万年前那颗小行星没有撞击尤卡坦半岛
哺乳动物很可能至今仍然是恐龙脚下的小老鼠
灵长类不会出现
人类不会出现
你不会出现
你把所有这些叠加起来
物理常数的精细调节、碳的共振态
恒星演化的正确时间线
太阳系的位置、地球的特殊条件
月球的存在、木星的保护
磁场的屏蔽、生命三十八亿年的演化
五次大灭绝中的幸存 - 你得到的概率是多少
没有人能给出一个精确数字
因为这些概率中的大部分我们无法量化
但定性地说
你此刻的存在
是宇宙层面上一连串几乎不可能的事件的累积结果
你不是一个偶然
你是一万亿个偶然同时发生的结果
那么问题来了
你怎么理解这件事
如果你是一个严格的唯物论者
你会说：这就是幸存者偏差
只有在满足所有条件的宇宙里才会有人问这个问题
没什么好大惊小怪的
逻辑上完美
但你有没有觉得这个解释虽然正确
却缺少某种东西
它解释了"为什么我们能问这个问题"
但它没有解释"为什么宇宙具备让这个问题被提出的
条件"
如果你相信多重宇宙
你会说：有无穷多个宇宙
我们恰好在这个里面
但这让我想起我在诺特定理那期视频里的一个追问
你用对称性解释了守恒律
但对称性又从哪来
多重宇宙解释了精细调节
但多重宇宙又从哪来
你总是在把问题往后推一步
而如果你像惠勒一样
认为观察者参与了宇宙的构建
那精细调节就不是偶然的幸运
而是意识和物理现实之间某种深层纠缠的表达
宇宙"被调节"为适合生命
不是因为有人在外面拧旋钮
而是因为"没有观察者的宇宙"可能在某种意义上
并不完整
就像量子力学告诉我们的
没有被观察的粒子不处于确定态
这是我的一个猜想
我要特别说明 - 以下是猜想
但它在逻辑上没有被证伪
而且能得到大量科学线索的支撑
如果我们之前建立的那个框架是对的
意识不是物质的副产品
而是物质和意识处于更深层的对偶关系中
那精细调节问题就有了一种完全不同的读法
宇宙不是先存在然后碰巧适合意识
宇宙和意识可能是同一枚硬币的两面
就像AdS/CFT对偶里
边界上的量子理论和体空间里的引力物理
是同一个现实的两种等价描述
意识和物理定律可能也是如此
不是一个产生了另一个
而是它们共同涌现、相互定义
如果真是这样
精细调节就不是宇宙的一个"谜题"
而是宇宙的一个"签名"
它暗示着物理现实和意识之间存在某种我们还没完全
理解的深层关联
我知道这个方向会让很多人不舒服
它听起来太像某种神秘主义了
但请记住 - 我不是在说有一个神在拧旋钮
我也不是在说科学错了
我是在说
精细调节问题是一面镜子
你怎么解读它
取决于你对"现实的底层结构"持有什么样的
先验假设
如果你的先验是物质第一意识第二
你会走向多重宇宙
如果你的先验是意识和物质平等或意识更基本
你会走向参与性宇宙
目前科学无法在这两者之间做出判决
但有一件事是确定的
你此刻的存在
不是理所当然的
它是物理学能给你的最大的顿悟时刻
你不是一个随便就能出现的东西
从夸克到碳原子
从恒星到行星
从单细胞到你的神经网络
每一步都踩在一条比刀刃还窄的路上
你是宇宙用了一百三十八亿年
在一条概率几乎为零的路径上
走出来的
弗里曼·戴森说过一句话
他说："宇宙在某种意义上必定知道我们要来
"这句话你可以从科学上解读
也可以从哲学上解读
也可以从灵性上解读
不管你怎么解读
有一个事实不会改变
你是这个宇宙能够审视自身的方式
一百三十八亿年的演化
从大爆炸到恒星核合成到超新星爆炸
到行星形成到生命起源到意识涌现
最终产生了一个能回过头来问"这一切是怎么发生的"
的存在
宇宙通过你
看见了自己
这到底是偶然还是必然
你觉得呢
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我是王利杰
我们下期见