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揭秘我们和我们的世界的未解之谜,宇宙是如何进行不可思议的正确选择?

时间:2017-06-06 作者:693295245 浏览:    手机版

我们的世界从满了太多的巧合,宇宙的诞生和发展只有走偏一点点,地球上的生命有可能就不会诞生。了解我们周围的世界并把我们自己也看成这个世界的一部分,一直是人类的一个伟大梦想。初民用史前神话和早期巫术来解释世界,神秘主义者和预言家靠直觉和想象力构成了自己的宇宙。

2500多年前,古希腊思想家用理性的解释代替了神话观念和巫术的仪式。自此以来,这种试图了解外在宇宙和内在心灵的愿望在哲学的世界里继续探索着。随着16世纪和17世纪科学的进步,勇于开拓的人们开始用观察和实验的方法来探索实在的本质。

进化

地球生命的进化

物理学家已经在探索宇宙的奥妙;生物学家正在解开生命的谜题;社会学家和人类学家正在研究我们不可思议的社会形态和文化意义;而脑部科学家和哲学家也没有停止前行的脚步。

尽管如此,我们的科学还是不能解释一些基本的现象,回答一些基本的问题。例如,经典物理学和量子物理学的矛盾,达尔文的进化论在古典生物学和分子生物学理论中造成的完全迥异的结果,等等。

在这一章中,我们就来讨论这些领域中所显现出的、在现代科学框架内不可能得到解释的各种形式的谜。

1.宇宙现象中的谜

正如我们看到的,现代科学家建立起来的科学图景还是模糊不清的。它不能为迄今为止人类所发现的各种奇特的自然现象提供令人满意的答案。当面临不停出现的反常现象和矛盾时,我们不得不承认,由现代科学所传播的知识仍不完美。而科学研究的几乎所有主要领域,都不时出现概念上的黑洞。这些领域包括宇宙学、物理学、生物学、神经生理学和认知科学。

物质从何而来?

茫茫宇宙,物质从何而来?

 

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宇宙大爆炸

对于这一问题,有无数的人尝试着从哲学、宇宙学、物理学等各种角度给出答案。时至今日,最为人接受的便是大爆炸学说中的“物质自大爆炸中来”。

恒星、星系以及宇宙本身的年龄是一个谜题。大爆炸学说认为,宇宙自诞生以来,已经度过120亿年。然而人们发现,宇宙中的有些星系太大、太深,不可能是大爆炸的作品。难道,物质不是在大爆炸过程中产生的吗?

科学家利用四束高度聚焦的光锥线做了探索。结果显示,在超过32.6亿光年的距离之外,存在着非常巨大的银河结构,且在大约5亿光年的间隔上具有一系列特征。每一种特征都类似于其邻近的结构,称之为“长城”,它在天空穿越超过5亿光年。这些巨大的结构意味着,宇宙的年龄远远大于大爆炸能够允许的年龄——按有些天文物理学家的估计,超过630亿年。而科学家推测的大爆炸不过在120亿年前发生。宇宙中某些星系怎么会比宇宙本身的年龄还大呢?

物质究竟从何而来?宇宙的真实年龄到底又是多少呢?

和谐常数之谜:生命为何刚好产生?

现代宇宙学还面临另一个谜,这就是有关宇宙中存在生命的可能性问题。

单细胞生物

单细胞生物

正如我们一直知道的,生命在宇宙中是存在的。然而我们似乎一直在忽略这一事实:生命能够进化的条件极其苛刻,基本参数的微小变化都会导致生命在宇宙的广大范围内不可能存在,而非常奇特的是,宇宙参数恰好适合于生命存在。这一切是幸运的结果吗?

现在,天文物理学家发现,不仅生命过程精确地与宇宙中的物理过程和谐一致,甚至连宇宙中的物理特性也精准地与生命可能进化所需的条件和谐一致。问题出来了:先前出现的条件是如何与在后来才出现的条件相适应的呢?

宇宙对生命的精确和谐,包括宇宙中物质的量和分布,宇宙力的数值和控制物质相互作用的常数。

物质看上去仅构成太空中的一种很稀薄的沉淀,但它刚好是允许生命进化所需的精确的适宜厚度。如果宇宙的物质含量甚至只要比现在的稍微大一点儿,那么后果就不堪设想:恒星的更高密度会使星际间碰撞产生的可能性大大加大,这导致把带有生命的行星撞出安全轨道,生命的最终归宿不是冻凝就是汽化。而束缚核粒子的强力也非常关键:比实际稍小一点,那么氘核就不可能存在,太阳这类恒星就不能发光;比实际微微大一点,具有活力的恒星就将膨胀,还可能会爆炸。

宇宙生命

生命在宇宙中进化

物理宇宙与生命参数的精确和谐构成了一系列巧合。在这一系列的巧合中,只要稍微偏离给定值,就会导致生命的终结,更确切地说,生命决不可能会诞生。这包括宇宙中物质的数量和分布恰到好处,普遍存在的力的值以及中子、质子和电子各自的电荷也精确地相互平衡。如果中子不比原子核中的质子重,那么太阳这类恒星的有活力的寿命期就将缩小到几百年;如果电子的电荷和质子的电荷不精确地平衡的话,那么物质的所有构型就将是不稳定的,结果就是宇宙仅由辐射和相对均匀的混合气体构成。

在紧随大爆炸之后的膨胀中,如果没有从大尺度的规律性分离出精确的小尺度的规律性的话,今天的星系和恒星也不会存在,更不用说会产生寻求这些不解之谜的答案的人类居住的地球。而三种不同元素氦、铍的不稳定同位素和碳的共振频率尽管极不可能调谐,但它们却调谐得非常精确,结果产生出足够的碳构成更重的元素——宇宙中的生命构件。

不可思议的正确选择

就如我们前面所提,生命的形成、存活的条件要求很高。但宇宙空间中物质的质量和分布以及四种宇宙力的值是如此精确地和谐,恰好使生命能够在宇宙中进化。难道,宇宙的膨胀速率和宇宙力的值,是在这个宇宙开始出现时就已经确定了?

宇宙中进化

宇宙生命的正确选择

科学家R.皮诺斯(R.Penose)对此作了研究。根据他的计算,要获得我们实际上能存在的这种宇宙,需要在101023个可供选择的宇宙中作正确的选择。退一步来说,纯粹的偶然性也能产生有序,可这也需要有足够的时间。保罗?戴维斯(Paul Davies)认为,这个时间大约至少是101080年的数量级。据此推测,宇宙几乎不可能靠纯粹偶然性调节到产生生命的那个过程。

戴维斯估计的这些数字都特别巨大。它们是否也适用于在我们之前也许就已经存在的不同宇宙,或者是和我们现在同时存在的宇宙呢?宇宙常数按这样的方式调节,会不会是因为只有这样才能导致生命的进化,从而才能导致现在观察世界的人类的存在?这些问题已经被提出来了,各种假设也纷纷冒出来了,但是我们至今还没有找到满意的答案。偶然性似乎还仍然不是一个合理的答案。难道,这真的是造物主有目的的设计克服了这一问题吗?然而这一说法对自然科学而言,比纯粹的偶然性甚至更难接受。

不解之谜仍存在:宇宙怎么会在零时刻的时候预料到100多亿年后出现的情况呢?人类学原则告诉我们,宇宙之所以如此是因为我们人类正在观察它。而哥本哈根学派的哲学也认为,物理实在依赖于观察者。生命之谜和大爆炸之谜是否有可能相互关联?如果我们对该宇宙的情况知道得更多的话,是否有可能会发现它的常数与生命的进化如此显著地和谐的原因?

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