如果沒有人類存在,宇宙還是今天這樣子嗎?

2020-12-05 百家號

當然不會。因為宇宙是為人類而定做的。這就是所謂的「人擇原理」。因為有了人類,才會有現在的宇宙。這似乎像是一種顛倒因果的狡辯,不過也蘊藏著很深的道理。

宇宙有設計者嗎?

走過一塊荒地時,倘若你碰到一塊石頭,你會相信石頭一直就在那裡;但若你碰到的是一隻表,你就會想是有人丟在那裡的。為什麼僅因為一個是石頭,一個是表,你的想法就是兩樣呢?

表的結構精微複雜,各個部件銜接精確,它不容置疑地顯示了人的設計。即使一個從未見過表的人見了表之後,也會相信,這種機械裝置是一個有智慧的人為了一定的目的而設計出來的,而石頭,則不可能是設計出來的。

其實不然,石頭是大自然設計出來的,而大自然,又是宇宙設計出來的。而就其構造和複雜性而言,宇宙本身就像是一隻表,只不過比表大得多罷了。

宇宙之井然有序似乎是不言自明的。不管我們把目光投向何方,我們所看到的物質和能量的分布都不是混亂無序的,相反,它們嚴格地按照從簡單到複雜的有序結構安排,從原子到分子,到晶體、生物,再到恆星、星系等等,莫不是井井有條,按部就班。而且,物質系統的行為也不是偶然的、隨機的,而是有章法、成系統的。科學家們面對大自然難以捉摸的美和精妙時,常常感到一種敬畏和驚奇。

更令人驚嘆的地方還在於,我們這個精妙絕倫的宇宙不能稍有增減,不然的話就沒有人類出現了。為了使宇宙中有生命,就需要將許許多多巧合事件聯繫到一起,但存在這種聯繫的可能性實際上非常小,而我們的宇宙卻令人難以置信地做到了。如果讓一隻猴子亂彈鋼琴,它能彈出一首世界名曲嗎?顯然,這是不可能的。但是,某一次,它竟然彈出了一首名曲!幾乎不可能發生的事竟然變成了事實!宇宙中產生生命就像猴子彈名曲一樣不可思議。

宇宙學家們指出,原初宇宙根本就是一團混沌,沒有任何秩序可言,我們現在所觀察到的各種常見結構——星系、恆星、原子——在大爆炸時都不存在。但從原初的混沌中竟然產生出宇宙現在的有序結構,這到底是如何產生的呢?

這樣的問題甚至連科學家也不知道該怎麼回答。不過有一種理論很奇怪也很有趣,這就是人擇原理。人擇原理是說,宇宙之所以是這種樣子,是因為宇宙需要人類這個觀察者,因此,宇宙從誕生開始就為人類的到來精心準備。

宇宙為人類準備了138億年

我們人類要能存在,就必須有一顆恆星(比如說太陽)和一顆在適當距離圍繞它運動的行星(比如說地球),而行星必須是由合適的化學元素混合物(特別是要有碳、氮、氧和大爆炸遺留下來的原始氫)構成,這些元素在生命過程中起著關鍵作用。

那麼,構成地球和我們身體的元素是從哪裡來的呢?大爆炸只產生了氫、氦等很少的幾種輕元素,沒有碳、沒有氧、也沒有鐵。那時的化學反應非常單調,那些最早的恆星周圍肯定也不會有行星。

然而,我們身體中的碳和其他重元素正是在這些最早的恆星內部加工合成的。在我們的太陽形成之前,可能已經有好幾代這樣的早期恆星完整地經歷了它們的生命輪迴,它們一遍又一遍地加工著原子,將太古時的氫轉變成各種重元素,正是這些重元素成為構建生命的一磚一瓦。早期恆星在命運結束時爆炸,將重元素擴散到空間,形成了可以產生包括太陽在內的後代恆星和行星的塵埃雲,這經歷了幾十億年的時間。

50 億年前,我們的太陽系就在這樣的塵埃雲中形成,其中的碳、氧和鐵原子就是這種塵埃雲的化石,正是這些原子導致了複雜的化學現象,使太陽系中的某些行星充滿活力,也使生命的最終產生成為了可能。原子的化學反應形成了分子,分子形成細胞,進而形成一個細菌、一隻昆蟲,最後,智慧的人類誕生了!

這是一段漫長的歲月。這一切並非出於偶然:當智慧生命作為宇宙觀察者出現時,宇宙必須足夠古老,使某些恆星已經完成它們的演化,以產生像氧和碳那樣的元素,然後由這些元素構成生命。

宇宙演化中如此巨大的時間跨度同時也提出了另一個問題:「我們的宇宙為何如此之大?」初看之下,宇宙之大似乎意味著我們在其中是何等微不足道,但廣闊的宇宙其實正是我們存在所必需的!宇宙中那茫茫的空間並非多餘的累贅,它是我們登場亮相之前一系列事件漫長發展的結果,是為我們的到來而準備的。

恰到好處的引力

如果我們正準備對另一個行星上的智慧生命發表演說,那自然應該從引力開始。引力使行星保持在自己的軌道上,也使恆星聚集成一團,如果沒有引力的作用,恆星內部的熱力將使星內物質分崩離析,恆星將會像千百萬億顆氫彈那樣轟然起爆。在更大的尺度上,全部星系也是由引力支配。沒有什麼物質、也沒有什麼粒子能逃過它的掌握,甚至連光也是如此。引力控制著宇宙的膨脹,也許還控制著它的最後命運。

引力至今仍深藏奧秘,大自然中沒有哪種基本力比它更令人困惑。引力弱得令人吃驚,地球的萬有引力把一根羽毛吸引到地面上,可你只要輕輕一吹,它就會被吹離地面。那麼,引力又何以會有如此的支配力,不僅將我們釘在地面,而且將月亮和行星高擎在各自的軌道上?這是因為,質量越大,引力越大,你可以將一根羽毛吹離地面,但你絕不可能將一個人吹離地面。因此,引力主要在宏觀物體間起作用,它的作用範圍遍及整個宇宙。

引力決定著宇宙中的秩序。如果地球引力太弱,空氣就不能環繞地球,行星也不能圍著太陽轉,宇宙就不可能像現在這樣井然有序。如果地球的引力太強,即便是一隻昆蟲也要靠粗壯的腿來支撐自己,實際上也沒有動物能長得比昆蟲更高大,任何像人類這樣塊頭的東西都會被引力壓跨。

在一個強引力的宇宙中,星系的形成速度將快得多,星系本身的尺度也會很小。星體不再是廣泛分布,而是稠密地聚集在一起,使得彼此間頻繁地相遇碰撞,導致穩定的行星系統難以形成,生命找不到立足之地。而且,恆星的壽命也很短促,一顆恆星只能存活1 萬年,而不是100 億年。分子的複雜化學反應根本不能從容展開,恆星將在我們這樣複雜的生命形態尚未來得及進化成功時就燃燒盡了。

我們很幸運,引力讓我們有機會一步步進化,也讓我們既不至於脫離地面,也不至於被壓跨。

三維空間與一維時間

我們的空間是三維的,其中有點(零維)、線(一維)、面(二維)和體(三)。但是這個系列到此就中斷了,儘管在數學上我們可以想像一種維數更多的空間。「三」這個數字究竟有何特殊之處呢?

從古希臘時代開始,幾何學家們就已經注意到不同維度的有趣性質。例如,在兩維中,我們可以畫出有任意多條邊的正多邊形(如等邊三角形、正方形、正五邊形、正六邊形等等)。但是在三維之中,卻只存在五種正多面體,在四維中,存在六種這樣的多面體。而在更高的維度中,則只存在三種。

三維世界的一個結果是,其中引力和電磁力都遵從平方反比定律,例如,你離地心的距離加倍,你的重量將減到四分之一。而一個四維世界的力則遵循立方反比定律,在那樣的世界裡,如果你離地心距離加倍,你的重量會減到只有八分之一。

正像牛頓認識到的那樣,行星的軌道是通過引力與其運動的向心力之間的平衡來維持的。根據引力平方反比定律,當一顆行星發生輕微變化時,對其軌道僅有微小的擾動。從這個意義上來講,我們太陽系中行星的軌道都是穩定的。但是,如果引力遵從的是立方(甚至更大的)反比定律,那麼,這種平衡就會喪失。結果,行星軌道運動的速度如果變慢(哪怕變化幅度很小),行星就會以更快的速度跌入太陽,因為立方反比的力在靠近太陽的過程中增強得過於迅猛。相反,行星軌道運動的速度如果稍微加快,那行星就會很快向外飛旋,落入黑暗之中。

因此,空間維數多於三確實存在問題。那麼我們能夠在一個少於三維的世界裡生活嗎?這裡最好的論證非常簡單:「扁平國度」(或者任何二維的面)都會對複雜結構存在一種內在的限制。在這裡,不可能存在任何一個線路不互相交叉的複雜網絡,也沒有一個體內有管道(例如消化道)穿過而沒有被一分為二的生物。在一個一維的「線性國度」裡,條件會更加嚴酷。

當然,時間是我們感受到的第四維。在我們的宇宙中,「時間的箭頭」總是從過去指向未來。如果將一部關於日常時間的影片倒過來放映,那就會顯得非常怪異,事件的原因和結果將被顛倒:打碎了的杯子會復原,死了的人會復活??

但人類的存在正是取決於這種不可逆轉的效應。否則,粒子永無休止地在原始火球中循環碰撞,宇宙永遠不會膨脹,也不會變冷。那樣,就根本不會有恆星的生成,更不會有任何複雜的化學過程,生命也就不可能出現。

為什麼會有這一切?

早在上世紀50 年代,就有科學家指出:「宇宙的大小不是隨意的,而是由生物因素制約的。」這就是「人擇原理」的最初來源。但這個論點似乎過於荒謬,並沒有引起太多的關注。

宇宙學家對人擇原理的興趣,一直要等到1974 年,英國學者布蘭登·卡特提出需要區分「弱人擇原理」和「強人擇原理」之後,才真正高漲起來。

弱人擇原理認為,在某種意義上,宇宙對其如何從大爆炸中浮現出來做了「選擇」。它在大爆炸伊始,就選擇了適當的引力強度、膨脹速率、核力大小、暗物質密度,等等,等等。正是因為有了這樣的選擇,恆星才有足夠長的時間產生我們身體裡的重元素,原子在生命有機會孕育之前不至衰變得太快,我們今天才能作為觀察者在這兒詰問「宇宙為何是這樣子?」

換言之,我們存在於宇宙中並問有關宇宙的這些問題,這個事實意味著,宇宙的很多數值已經被施加了大量的嚴格限制條件,使宇宙只能是今天這個樣子。

強人擇原理則更進一步認為,宇宙對如何從大爆炸中浮現出來根本就是無法選擇的,在某種意義上是為人類「定做的」。這就是說,宇宙必須具備這樣的性質——允許生命在其某個歷史階段中成長,除此之外,它別無選擇。因此,當我們觀察宇宙,確認眾多物理事件和天文事件早已在共同發揮對我們有益的作用時,它在某種意義上幾乎像是已經知道我們將要來到這個宇宙。

相關焦點

  • ...宇宙揭秘之宇宙存在的意義,如果沒有了人類宇宙存在還有意義嗎?
    但這並不是生活我們就是地球真正的主人,事實上,更準確的說法是,我們人類是後來者,人類在地球上生活也不過區區百萬年時間,相對於地球長達45億年的年齡,還有最古老的生命在地球上也繁衍存在了數十億年,人類的出現在地球生命史上就是短短的一瞬間。
  • 如果沒有人類,這個宇宙還有意義嗎?
    筆者-小文笛卡爾哲學論的起點是「我思故我在」,這是一種非常傳統的唯心主義的觀點,而在中國發展的數千年歷史當中,也出現過不少支持該觀點的學者。而人們沒有想到的,這個看似簡單的理論在今天竟然會和宇宙聯繫在一起,它甚至還可以幫助人類重新認識宇宙,展現出一個全新的世界觀。「我思故我在」,其實還有一個含義就是先有意識,後有物質,假如沒有意識,那麼物質就不復存在,這裡的存在也指存在意義。
  • 如果人類滅亡了,宇宙還有存在的意義嗎?人存原理說的是啥?
    人存原理認為,我們之所以看到的宇宙是這個樣子,是因為如果它不是這樣的話,我們就不會在這裡去觀察它。科學工作和其它一切活動如果脫離了人的存在,就不會有任何意義可言。人存原理告訴我們,我們對宇宙的認識和描述,都帶有我們人類特有的認識能力。我們之所以看到宇宙是這個樣子。
  • 如果月亮突然消失不見了,那地球會怎樣?人類還會存在嗎
    宇宙是非常大的,到至今為止人類也是還沒有真正的探索完這個世界,我們地球在宇宙裡面也只是非常不起眼的行星,宇宙的深處到底有什麼,我們誰也不清楚,因為現在的科技是還足以不支持我們人類進去深處探索。40億年,在那麼長的歲月中,地球也是產生了很大的變化,在很久以前還是沒有人類的,在地球大的變化下,進化出了人類,那我們今天要講的就是如果月亮突然消失不見了,那地球會怎樣?
  • 浩瀚宇宙中,如果沒有生命會是什麼樣子?沒有文明,又有什麼意義
    想想我們的老祖宗,幾千年前,沒有超級的望遠鏡,沒有今天的高科技,依然學會了利用天象。給我們留下了最古老的河圖,洛書,這是多麼奇妙的事情啊。如今我們利用光學技術,可以看得更遠,也可以走得更遠。隨著科學的發展,我們開始尋找生命的起源,也開始在這浩瀚的宇宙中,尋找外星生命。人類總是覺得,自己是孤獨的,我們的生命是不是一種巧合呢?可又有誰問過自己,如果沒有我們的文明的存在,這個宇宙的存在,又有什麼意義呢?
  • 若宇宙中生命只有人類,如果人類滅亡,宇宙是否還有存在的意義?
    宇宙自奇點大爆炸以來,誕生至今日已經有138億年的漫長時光了,就連地球這個相對處於青年時期的星球,也已經有了45億歲的古老歷史。而人類是在幾百萬年前,通過人猿進化,從而登上地球舞臺的一個智慧生命。現如今我們向宇宙中發射探測器,探測是否還有外星文明存在,卻一直苦求無果。
  • 宇宙如此浩瀚,其存在意義在哪裡?是因人類而存在嗎,想多了!
    太陽在我們心中是獨特的,如果我們只把它的範圍限制在太陽系內,那麼這種認知是沒有問題的,但是如果我們把它的範圍擴展到整個銀河系,我們就會發現,我們的認知是多麼淺薄,因為在銀河系裡,恆星的數量超過了1000億顆,這僅僅是最保守的估計,如果更大膽一點的話,它可能會達到4000億顆。
  • 人類文明能永久存在嗎?如果不能,是誰在阻止我們?
    ,現實科技和理論發展已經近乎處於一個死循環,而這也是直接影響人類是否能永久存在的關鍵因素。話說回來,如果我們拋開人類自身的科技發展,僅從宇宙層面來看人類是否能夠永遠存在,可能得到答案會更加的清晰明確。」,畢竟人類是生活在宇宙中的,如果宇宙本身都不能永恆存在,人類當然也就沒有辦法永遠存在。
  • 宇宙是自然形成的還是「神」造的和與人類存在的意義
    宇宙怎樣誕生,從何而來,結局如何,它與人類有何關係呢?這些一直困擾著我們,宇宙有起始嗎?宇宙很可能沒有起始,既然沒有起始,也就不存在所謂的結局,我們的宇宙大爆炸理論很可能一開始就是個錯,或者說宇宙是大爆炸產生的,也可能是其他產生的,但是,這個宇宙它有意識嗎?如果沒有意識,宇宙為誰產生呢?它產生有什麼用,它和人類有什麼關係呢?
  • 人類如果不再受環境影響,未來人類會進化成什麼樣子?
    人類如果不再受環境影響,未來人類會進化成什麼樣子?在這個浩瀚無垠的宇宙中,有著上萬億個星系。我們知道每個星系,都是由眾多的恆星系組成的。而恆星系統裡,又有超級多的行星在圍繞著恆星在旋轉。所以在這個宇宙中,我們人類所在的這個地球,只是其中的一粒塵埃,有可能連塵埃都算不上。但是我們地球在這個太陽系裡,還是最特殊的那一顆。因為地球有著超級多的生命,根據我們人類科學家們的研究,目前已經發現了200多萬種的生命存在。而在太陽中的其他星球上,是沒有一顆星球上,是有這麼多生命存在的。
  • 如果外星人存在,它們是長什麼樣子的?科學家:這4種可能!
    自從人類走出地球之後,就對外星人這種生物心存幻想,為了尋找外星生命體,科學家們開展的計劃並不在少數,美國宇航局的克卜勒,發射的帶有人類信息的探測器,甚至中國天眼都即將開始開啟尋找地外生命的徵程,因此科學家們很堅定的認為在未來的20年之內,人類肯定可以發現外星生命的存在。
  • 如果人類是宇宙唯一智慧文明,我們是繼續探索宇宙還是保持現狀?
    對此,科學家也提出了多種猜想,其中一個猜想讓人們感到害怕和迷茫,這個猜想就是人類有可能是宇宙唯一的智慧文明。如果這個猜想是正確的,那人類探索宇宙的意義何在?有人認為,人類既然是宇宙唯一的智慧文明,那我們探索宇宙也沒有什麼意義,還不如保持現狀。如果宇宙中只有人類這一個智慧文明,那我們就可以放棄探索宇宙嗎?探索宇宙真的沒有意義嗎?
  • 宇宙如果沒有了地球,還會有生命嗎?
    我們知道目前人類發現的生命當中,只有地球上才有生命。而地球也成為宇宙中非常特殊的一顆行星,但是我們可以這麼設想,如果地球沒有在宇宙中,那麼宇宙還會有生命嗎?相信這個問題一定困擾了你,不單單困擾了你,而且也困擾了很多人,困擾了全人類的人。
  • 如果人類發現太陽系內還存在一個低等文明,是和平,還是侵略?
    外星文明、外星生命到底存不存在,一直是人類非常關心的問題,也許有人會覺著這樣的科學項目完全就是在浪費資源浪費金錢,畢竟宇宙那麼大,就算有外星文明又如何?而今天的人類,雖然沒有能力進行星際航行,但積極的探索宇宙、探索生命還是非常有必要做的,如果宇宙中存在一個比我們更加高級的文明,如果這個文明哪天發現了地球人類的存在,如果他們一時興起,你很難保證百年前的侵略鬥爭不會上演一場宇宙版本。
  • 宇宙中就只有我們人類嗎?如果還有外星人我們改喜還是憂?
    宇宙中天體的數量多到我們無法想像,而人類探索過的區域更是滄海一粟。當我們望向星空時,不得不問真的就只有我們嗎?當你越發了解宇宙,就會越確信地外生命的存在,因為宇宙實在是太大了,大到不可能只有我們人類自己。那如果我們終有一天遇到了外星人會怎麼樣?
  • 宇宙中存在外星人嗎,如果有,在什麼地方
    迄今為止,關於外星人和UFO的傳聞就從未停下,一些編劇以此為基礎創造出不少經典的科幻電影,現實中也盛傳美國的51區有外星人的研究基地,但是有沒有外星人目前還缺乏科學證據,但是從浩瀚的宇宙看來,地球不是唯一有生命的星球概率還是挺大的。
  • 平行宇宙被發現了?NASA發現了平行宇宙的存在,這是真的嗎?
    我們經常能在電影中看見人類穿越到平行宇宙,並開啟一段白富美或者高富帥的生活場景。這反映了現實生活中,人們想要重新開始自己人生的一個映照,但是平行宇宙真的存在嗎?而前段時間,NASA宣傳自己發現了平行宇宙,這是真的嗎?這可能是真的,那麼這個證據是什麼呢?
  • 平行宇宙被發現了?NASA發現了平行宇宙的存在,這是真的嗎?
    我們經常能在電影中看見人類穿越到平行宇宙,並開啟一段白富美或者高富帥的生活場景。這反映了現實生活中,人們想要重新開始自己人生的一個映照,但是平行宇宙真的存在嗎?而前段時間,NASA宣傳自己發現了平行宇宙,這是真的嗎?這可能是真的,那麼這個證據是什麼呢?
  • 宇宙中是否真的存在時光隧道?如果存在,是黑洞嗎?專家給出猜想
    宇宙中是否真的存在時光隧道?如果存在,是黑洞嗎?專家給出猜想引言:自人類有了文字進入文明時代後,人類就在不斷地進步當中,不管是從哪一個方面,都在世界上做出了卓越的成績。尤其是在科學技術方面,從發明了天文望遠鏡開始,人類正是打開探索宇宙大門以後,到今天我們人類的太空人已經可以在太空中插上中國的紅旗,可以親自去探索了解宇宙更深處的奧秘了。但時儘管如此,宇宙實在是太大了,我們人類的科學技術還是收到了一定的限制,沒有辦法將所有發生的事情都用科學的方式進行解釋。
  • 人類和宇宙存在的意義是什麼?答案讓人細思極恐
    面對這個問題,著名的物理學家費米提出了「費米悖論」,針對宇宙中可能存在的外星文明提出了疑問,既然宇宙的歷史有138億年,並且宇宙中的行星數量難以想像,從人類科技的發展速度來看,如果宇宙中存在一個存在了一億年的文明,找到人類是輕而易舉的事情,但是現實卻是人類始終沒有發現其他文明。為什麼如此廣闊的宇宙中,沒有誕生出超級文明呢?