宇宙和生命-第998部分

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倒真是殊途同归呵。　

　　巧合吗？　

　　回到刚才的话题。出现今天的宇宙的概率是如此之小，但却偏偏就一次扔中了……　

　　午夜推枕，神游宇外时，对此我往往感到摄人魂魄……我不认为这可以用“神秘”二字就简单解释，我所感到的，是震憾、甚至震畏。　

　　而上帝是不掷骰子的，更不扔硬币。　

　　“上帝是不掷骰子的”这句话是爱因斯坦说的，就我的理解，他所要想表述的意思是：我们今天这个宇宙，并不是一次碰运气、掷骰子的偶然结果，而应该是一个预定好的、有意识的结果。　

　　那么，谁预定了这个宇宙？谁体现了这种意识？　

　　我们都知道，自然界的物质绝大多数遵循“热胀冷缩”的规律，少有例外。例外的有一种是水。水在4度时密度最大，4度之下就是反常膨胀，是“热缩冷胀”了。而到冰，密度就只有0。9。这意味着，冰将会浮在水面。　

　　这个意义是很重大的。并不需要太多的想像力就能预见：如果水也遵循“热胀冷缩”的规律，那么冰的密度就会大于水，就会沉在水下，这样，水下的一切生命就会被冻结住。我们都已经知道，生命的基础是水，我们的生命，都起源于水下。　

　　为什么是水？为什么是对我们的生命诞生和持续如此重要的水，偏偏就要反常膨胀？而这一个例外，又对我们的生存如此重要？　

　　倘是没有这一个例外，就不会有我们人类。但，这个例外偏偏就出现了。　

　　是谁，在普遍遵循“热胀冷缩”的世界中，让生命得以诞生和发展的这一个“例外”出现？　

　　物理学中有一条著名的“熵恒增定律”，一般把它通俗的描述为：热不可能自动（不外加能量来干预）地从低温物体向高温物体传递。为便于理解和举例，我在这里再把它通俗化地做这样描述：卧室里的空气分子不可能自动的全部跑进客厅，而使睡觉的人因真空窒息而死；一盆泼出去的水，不可能自动又回到盆子里去……等等类似的表述。　

　　“熵恒增定律”比较专业一点的描述是：有序和规则的排列总是自动的趋向于无序和弥散。比如，一幢华屋，总是自动的趋向于剥蚀和垮塌；死亡的生命体，总是自动的趋向于腐朽；社会，总是自动的趋向于动荡和无政府主义……等等。　

　　但是，若有外力的有意识干预，则上述情况可以改变。　

　　比如，可以使用真空泵抽空卧室里的空气；　

　　可以使用建筑队维修甚至翻新房屋；　

　　可以使用政府来管理社会；　

　　甚至，把一个又一个的水分子，又重新拣回盆里……等等。　

　　到现在为止，我想只要认真把本文读到了这里的人，都对“熵恒增定律”至少具备了一些感性认识；只要不是刻意反科学的人，大约也都认可了这一定律的正确性。　

　　我这样反复地引用和描述“熵恒增定律”，是因为我下面要进行我认为最有力的一段论证。　

　　这个宇宙里，最让我们感到惊讶和震憾的事是什么？————是生命的诞生和进化。而恰恰就是这件事，它违背了“熵恒增定律”！　

　　这是更让人感到震憾甚至震畏的事。　

　　稍微具备一点科学常识的人都知道，相比于碳水分子（生命体的物理材料）来说，生命体无疑是一种高度有序化和规则化的产物，进化更是如此。在这个遵守“熵恒增定律”的宇宙里演化出生命、并且进化，就象残垣败瓦自动恢复为华屋、并且自我装饰得越来越漂亮一样不可思议。　

　　但是，它竟然发生了。　

　　是谁、又为什么要让这一堆破砖烂瓦（碳、水分子）有序化为生命的华屋？　

　　是谁为我们的星球、我们人类买了单？　

　　是谁施加了外力的干预？　

　　上帝究竟存不存在？　

　　是否有另一个你正在阅读和本文完全一样的一篇文章？那个家伙并非你自己，却生活在一个有着云雾缭绕的高山、一望无际的原野、喧嚣嘈杂的城市，和其它8颗行星一同围绕一颗恒星旋转，并且也叫做“地球”的行星上？他（她）一生的经历和你每秒钟都相同。然而也许她此刻正准备放下这篇文章而你却打算看下去。

　　这种“分身”的想法听起来奇怪而又难以置信，但似乎我们不得不接受它，因为它已为各种天文观测的结果所支持。如今最流行同时也最简单的宇宙模型指出，离我们大约10^（10^28）米外之处存在一个和我们的银河一摸一样的星系，而那其中正有个一摸一样的你。虽然这距离大得超乎人们的想象，却毫不影响你的“分身”存在的真实性。该想法最初起源于很简单的“自然可能性”而非现代物理所假设：宇宙在尺寸上无限大（或者至少足够大），并且象天文观测指出的那样－－均匀的分布着物质。既然如此，按照统计学规律便可以断定，所有的事件（无论多么相似或者相同）都会发生无数次：会有无数个孕育人类的星球，它们之中会有和你一摸一样的人－－一摸一样的长相、名字、记忆甚至和你一摸一样的动作、选择－－这样的人还不止一个，确切的说，是无穷多个。

　　最新的宇宙学观测表明，平行宇宙的概念

　　并非一种比喻。空间似乎是无限的。如果真是这样，

　　一切可能会发生的事情必然会发生，不管这些事有

　　多荒唐。在比我们天文观测能企及范围远得多的地

　　方，有和我们一摸一样的宇宙。天文学家甚至计算

　　出它们距地球的平均距离

　　你很可能永远见不到你的“影子”们。你能观测到的最远距离也就是自大爆炸以来光所行进的最远距离：大约140亿光年，即4X10^26米－－该距离为半径的球体正好定义了我们可观测视界的大小，或者简单地说，宇宙的大小，又叫做哈勃体积。同样的，另一个你所在的宇宙也是个同样大小的球体。以上便是对“平行宇宙”最直观的解释。每个宇宙都是更大的“多重宇宙”的一小部分。

　　对“宇宙”的如此定义，人们也许会认为这只是种形而上学的方式罢了。然则物理学和形而上学的区别在于该理论是否能通过实验来测试，而不是它看起来是否怪异或者包含难以察觉的东西。多年来，物理学前沿不断扩张，吸收融合了许多抽象的（甚至一度是形而上学的）概念，比如球形的地球、看不见的电磁场、时间在高速下流动减慢、量子重叠、空间弯曲、黑洞等等。近几年来“多重宇宙”的概念也加入了上面的名单，与先前一些经过检验的理论，如相对论和量子力学配合起来，并且至少达到了一个经验主义科学理论的基本标准：作出预言。当然作出的论断也可能是错误的。科学家们迄今讨论过多达4种类型独立的平行宇宙。现在关键的已不是多重宇宙是否存在的问题了，而是它们到底有多少个层次。

　　第一层次：视界之外

　　所有的平行宇宙组成第一层多重宇宙。－－这是争论最少的一层。所有人都接受这样一个事实：虽然我们此时此刻看不见另一个自己，但换一个地方或者简单地在原地等上足够长的时间以后就能观察到了。就像观察海平面以外驶来的船只－－观察视界之外物体的情形与此类似。随着光的飞行，可观察的宇宙半径每年都扩大一光年，因此只需要坐在那里等着瞧。当然，你多半等不到另一个宇宙的另一个你发出的光线传到这里那天，但从理论上讲，如果宇宙扩张的理论站得住脚的话，你的后代就有可能用超级望远镜看到它们。

　　怎么样，第一层多重宇宙的概念听起来平平无奇？空间不都是无限的么？谁能想象某处插着块牌子，上书“空间到此结束，当心下面的沟”？如果是这样，每个人都会本能的置疑：尽头的“外面”是什么？实际上，爱因斯坦的重力场理论偏偏把我们的直觉变成了问题。空间有可能不是无限，只要它具有某种程度的弯曲或者并非我们直觉中的拓扑结构（即具有相互联络的结构）。

　　一个球形、炸面圈形或者圆号形的宇宙都可能大小有限，却无边界。对宇宙微波背景辐射的观测可以用来测定这些假设。【见另一篇文章《宇宙是有限的吗？》by　Jean…Pierre　Luminet，　Glenn　D。　Starkman　and　Jeffrey　R。　Weeks；　Scientific　American，　April　1999】然而，迄今为止的观察结果似乎背逆了它们。无尽宇宙的模型才和观测数据符合，外带强烈的限制条件。

　　另一种可能是：空间本身无限，但所有物质被限制在我们周围一个有限区域内－－曾经流行的“岛状宇宙”模型。该模型不同之处在于，在大尺度下物质分布会呈现分形图案，而且会不断耗散怠尽。这种情形下，第一层多重宇宙里的几乎每个宇宙最终都将变得空空如也，陷入死寂。但是近期关于三维银河分布与微波背景的观测指出物质的组织方式在大尺度上呈现出某种模糊的均匀，在大于10^24米的尺度上便观测不到清晰的细节了。假定这种模式延伸下去，我们可观测宇宙以外的空间也将充满行星、恒星和星系。

　　有资料支持空间延伸于可观测宇宙之外的理论。WMAP卫星最近测量了微波背景辐射的波动（左图）。最强烈的振幅超过了0。5开，暗示着空间非常之大，甚至可能无穷（中图）。另外，WMAP和2dF星系红移探测器发现在非常大的尺度下，空间均匀分布着物质

　　生活在第一层多重宇宙不同平行宇宙中的观察者们将察觉到与我们相同的物理定律，但初始条件有所不同。根据当前理论，大爆炸早期的一瞬间物质按一定的随机度被抛出，此过程包含了物质分布的一切可能性，每种可能性都不为0。宇宙学家们假定我们所在的当初有着近似均匀物质分布和初始波动状态（100，000可能性中的一种）的宇宙，是一个相当典型的（至少在所有产生了观察者的平行宇宙中很典型）个体。那么距你最近的和你一模一样那个人将远在10^（10^28）米之外；而在10^（10^92）米外才会有一个半径100光年的区域，它里面的一切与我们居住的空间丝毫不差，也就是说未来100年内我们世界所发生的每件事都会在该区域完全再现；而至少10^（10^118）米之外该区域才会增大到哈勃体积那么大，换句话说才会有一个和我们一模一样的宇宙。

　　上面的估计还算极端保守的，它仅仅穷举了一个温度在10^8开以下、大小为一个哈勃体积的空间的所有量子状态。其中一个计算步骤是这样：在那温度下一个哈勃体积的空间最多能容纳多少质子？答案是10^118个。每个质子可能存在，也可能不存在，也就是总共2^（10^118）个可能的状态。现在只需要一个能装下2^（10^118）个哈勃空间的盒子便用光所有可能性。如果盒子更大些－－比如边长10^（10^118）米的盒子－－根据抽屉原理，质子的排列方式必然会重复。当然，宇宙不只有质子，也不止两种量子状态，但可用与此类似的方法估算出宇宙所能容纳的信息总量。

　　与我们宇宙一摸一样的另一个宇宙的平均距离

　　距你最近那个“分身”没准并不象理论计算的那么远，也许要近得多。因为物质的组织方式还要受其他物理规律制约。给定一些诸如行星的形成过程、化学方程式等规律，天文学家们怀疑仅在我们的哈勃体积内就存在至少10^20个有人类居住的行星；其中一些可能和地球十分相像。

　　第一层多重宇宙的框架通常被用来评估现代宇宙学的理论，虽然该过程很少被清晰地表达。举例来说，考察我们的宇宙学家如何通过微波背景来试图得出“球形空间”的宇宙几何图。随着空间曲率半径的不同，那些“热区域”和“冷区域”在宇宙微波背景图上的大小会呈现某种特征；而观测到的区域表明曲率太小不足以形成球形的封闭空间。然而，保持统计学上的严格是非常重要的事。每个哈勃空间的这些区域的平均大小完全是随机的。因此有可能是宇宙在愚弄我们－－并非空间曲率不足以形成封闭球形使得观测到的区域偏小，而恰巧因为我们宇宙的平均区域天生就比别的来的小。所以当宇宙学家们信誓旦旦保证他们的球状空间模型有99。9％可信度的时候，他们的真正意思是我们那个宇宙是如此地不合群，以至1000个哈勃体积之中才会出一个象那样的。

　　这堂课的重点是：即使我们没法观测其他宇宙，多重宇宙理论依然可以被实践验证。关键在于预言第一层多重宇宙中各个平行宇宙的共性并指出其概率分布－－也就是数学家所谓的“度量”。我们的宇宙应当是那些“出现可能性最大的宇宙”中的一个。否则－－我们很不幸地生活在一个不大可能的宇宙中－－那么先前假设的理论就有大麻烦了。如我们接下来要讨论的那样，如何解决这度量上的问题将会变得相当有挑战性。

　　第二层多重宇宙示意图。

　　第二层次：膨胀后留下的气泡

　　如果第一层多重宇宙的概念不太好消化，那么试着想象下一个拥有无穷组第一层多重宇宙的结构：组与组之间相互独立，甚至有着互不相同的时空维度和物理常量。这些组构成了第二层多重宇宙－－被称为“无序的持续膨胀”的现代理论预言了它们。

　　“膨胀”作为大爆炸理论的必然延伸，与该理论的许多其他推论联系紧密。比如我们的宇宙为何如此之大而又如此的规整，光滑和平坦？答案是“空间经历了一个快速的拉伸过程”，它不仅能解释上面的问题，还能阐释宇宙的许多其他属性。【见《膨胀的宇宙》　by　Alan　H。　Guth　and　Paul　J。　Steinhard；　Scientific　American，　May　1984；　《自我繁殖的膨胀宇宙》　by　Andrei　Linde，　November　1994　】“膨胀”理论不仅为基本粒子的许多理论所语言，而且被许多观测证实。“无序的持续”指的是在最大尺度上的行为。作为一个整体的空间正在被拉伸并将永远持续下去。然而某些特定区域