凉宫春日13话中的人择原理

人择原理可以释义作：“我们看到的宇宙之所以这个样子，乃是因为我们的存在。”

人择原理有弱的和强的意义下的两种版本。弱人择原理是讲，在一个大的或具有无限空间和／或时间的宇宙里，只有在空间一时间有限的一定区域里，才存在智慧生命发展的必要条件。在这些区域中，如果智慧生物观察到他们在宇宙的位置满足那些为他们生存所需的条件，他们不应感到惊讶。这有点像生活在富裕街坊的富人看不到任何贫穷。

应用弱人则原理的一个例子是“解释”为何大爆炸发生于大约100亿年之前——智慧生物需要那么长时间演化。一个早期的恒星必须首先形成，这些恒星将一些原先的氢和氦转化成像碳和氧这样的元素，由这些元素构成我们。然后恒星作为超新星而爆发，其裂片形成其他恒星和行星，其中包括太阳系，太阳系的年龄大约是50亿年，地球存在的头10到20亿年，对于任何复杂东西的发展都太热了。余下的30亿年才用于生物进化的漫长过程，这个过程导致从最简单的机体到能够测量回溯到大爆炸那一瞬间的生物的形成。

很少人会对弱人择原理的有效性提出异议。然而，有的人走得更远并提出强人择原理。按照这个理论，存在许多不同的宇宙或者一个单独宇宙的许多不同的区域，每一个都有自己初始的结构，或许还有自己的一套科学定律。在这些大部分宇宙中，不具备复杂组织发展的条件；只有很少像我们的宇宙，在那里智慧生命得以发展并质疑：“为何宇宙是我们看到的这种样子？”这回答很简单：如果它不是这个样子，我们就不会在这儿！

对于强人择原理就略有不同，人们可以提出一系列理由，来反对用强人择原理解释所观察到的宇宙状态。首先，在何种意义上可以说，所有这些不同的宇宙存在？如果它们确实互相隔开，在其他宇宙发生的事件怎么可能在我们自己的宇宙中没有可观测的后果？所以，我们应该用经济学原理，将他们从理论中割除出去。另一方面，如果它们只是一个单独宇宙的不同区域，则在每个区域里的科学定律必须一致，否则人们不能从一个区域连续地运动到另一区域。在这种情况下，不同区域之间仅有的不同只是他们的初始结构，这样，强人择原理及归结为弱人择原理。

对强人择原理的第二个异议是，它和整个科学史的潮流背道而驰。我们现代的图像是从托勒密和他的支持者的地心宇宙论出发，通过哥白尼和伽利略日心说发展而来的。在此图像中，地球是一个中等大小的行星，它绕着一个寻常的螺旋星系外圈的普通恒星做公转，而这星系本身只是在可观察到的宇宙中万亿个星系中的一个。然而强人择原理却宣布，这整个庞大的构造仅仅是为我们的缘故而存在，这是令人非常难以置信的。我们太阳系肯定是我们存在的前提，人们可以将之推广于我们的星系，使之允许早期的恒星产生重元素。但是，丝毫看不出存在任何其他星系的必要，在大尺度上也不需要宇宙在每一方向上必须如此的一致
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宇宙越是看来可以理解，就越是似乎没有意义。”——诺贝尔奖获得者史蒂文·温伯格

　　世界万事万物为什么是这个样子而不是别的样子？为什么宇宙演化出了生命和能对宇宙进行思考的人类？“人择原理”的哲学玄思已经融入了科学争论，并启迪我们以平常心思考人类在宇宙中的地位


　　宇宙学通常被看作是一门“冷”学，研究的是摸不着边际的暗物质和星星爆炸，但不论什么时候，当宇宙学家们聚集在一起，最令之激动的却是生命在宇宙中的有何地位和意义的问题。

　　最近，一些物理学家、宇宙学家在美国凯斯－西保留地大学举行了名为“宇宙学的未来”研讨会，与会者对宇宙学中著名的人择原理（anthropic principle）展开了激烈辩论。

　　无数个宇宙，无数种规律

　　在会上，一些赞成人择原理的人认为，宇宙有可能不只是一个，而是有无数种可能的宇宙，各自有着出于偶然原因形成的不同物理规律。这种观点在近些年尤其得到论述宇宙大爆炸起源的“暴涨宇宙论”的支持，根据后者，宇宙不仅在诞生时经历了一个迅速膨胀（暴涨）过程，而且在这种膨胀过程中形成无穷无尽的“泡泡”——每个“泡泡”会演变成一个独特的宇宙。

　　在所有可能的宇宙中，只有极少几种能够允许生命出现和进化下去，而根据人择原理分析，这并没有什么奇怪：因为我们只能生存在我们能够生存的地方。

　　也就是说，由人择原理可推论出有众多宇宙的存在，从而我们的宇宙、我们的太阳系以至我们自己并没有什么特别之处。

　　人择原理“预知”宇宙常量

　　主持这次圆桌讨论会的美国加州卡夫利理论物理研究中心主任戴维·格罗斯认为，人择原理这种观点就像一种病毒，“一旦染上，你就很难摆脱它”。他还调侃说：“我被选中主持这个讨论是因为我恨人择原理。”

　　诺贝尔奖获得者、得克萨斯大学教授史蒂文·温伯格则是人择原理的坚定支持者，他在1977年所著的科学名篇《第一个3分钟》中写道：“宇宙越是看来可以理解，就越是似乎没有意义。”这句话成了表述人择原理的经典名言，颇具悲剧色彩。

　　于是在理论上，温伯格一直试图用人择原理作为工具，用以解释宇宙学中的一个核心难题：为什么宇宙常量的值那么小。

　　宇宙常量是用以衡量由真空能量所产生的宇宙斥力（和引力相对）的数值。根据量子理论，真空中到处充满这种能量。最近几年，天文学家也的确发现某种宇宙斥力似乎正加速宇宙的膨胀。但对宇宙常量进行理论计算得到的结果比天文学家们的实测值大10的60次方倍。这么强烈的反差令科学家们深感困惑。

　　回溯到1989年，在还没有真实地观察到任何宇宙常量以前，温伯格运用人择原理计算了宇宙常量的理论极限值：假定宇宙常量的值并不是固定的、唯一的，而是各个宇宙各有不同的宇宙常量，那么在我们的宇宙中，宇宙常量的值就可看作一种对应“环境因素”，我们不要指望能够精确预测它，最多不过是能像天气预报一样。他还指出，我们的宇宙常量值不可能太大，否则宇宙中的斥力就会大大超过引力作用，星系、恒星和我们人也就不可能形成。因为我们存在，这个宇宙常量的值应当是很小的。

　　近几年来，科学家们发现并确证暗能量（也就是宇宙常量的另一种表述）正在推动宇宙加速膨胀，完全符合温伯格给宇宙常量设定的界限，这证明“人择原理”这种研究方法是有效的。一些人认为，宇宙常量的值是如此之小，只有用人择原理才能给予合理解释。

　　在这次讨论会上，温伯格把人择原理描述为“科学家们有时不得不做出的那类发现”。他说：“我们过去希望能够解释所有事物，而现在认识到在基础层面上我们能够解释一些东西，有一些东西则是我们不能解释的。”

　　失败主义的“创世论”？

　　对于这些观点，主持人格罗斯表示不能苟同。他质问：人择原理的游戏规则是否足够精确？在从一个宇宙到另一个宇宙间有哪些参变量发生了变化？有多少参变量会立刻变化？它们的值可能性分布是什么样的？哪些又是生命必需的？

　　格罗斯认为，根据人择原理所作的计算是本质上都是空洞而不精确的，结果导致这一原理不可能被证伪，因此这不是一种科学理论。不仅如此，认为纯粹偶然原因或“宇宙天气”多变性决定了不同宇宙的物理参数值这种论调实际上还是一种失败主义，会打击人们探索未知的积极性，因而这种观点是危险的。他说：“它散发出宗教和智慧设计的气味。”格罗斯这番话指的是一种创世论变种，这种观点认为宇宙是如此复杂，不可能是偶然演化出来的，必定是有某种伟大智慧进行了设计。

　　凯斯－西保留地大学天体物理学家劳伦斯·克劳斯认为，人择原理是物理学家没有更好的思想时“消磨时间的方法”。克劳斯在一些地方和生物学中的创世论者进行过辩论，他告诉与会者，他也听到过一种“精心微调”版人择原理论：是上帝把宇宙调试得恰好使得人类能够在其中生存。

　　温伯格回答他们的质问说：人择原理的确不是科学的一部分，但它是“关于未来科学形式的一种猜测”。他打比方说：在桥牌比赛中一个人得到了清一色的好牌，这可能是偶然的，但还有另外一种可能：“也就是说，发牌的要是我们的朋友呢？”因此，上述关于上帝的“精心微调”实际上可以看作是上帝在创世游戏中的“作弊”行为。

　　然而温伯格指出，人择原理其实是“一种极妙的无神论解释”，“那些赞成应严肃对待人择原理的人其实并不喜欢它，而那些坚持反对它的人认识到这一原理也许是不可避免的”。