事实如此浪漫

过量的哥白尼?我们的宇宙可能仍然是特别的

FSR_Copernicus

平庸的宇宙……这取决于你如何看待它,它要么是一个嘲笑的术语,要么是一个有趣的、扭曲的概念。宇宙学家们热衷于有很多,也许是无限的宇宙理论,他们喜欢观察我们的宇宙家园,称它为普通的,无聊的,普通的,香草味的。他们之所以不这样做,是因为就像在郊区长大的孩子一样,他们渴望看到更令人兴奋的宇宙中的城市之光。他们这样做是因为他们认为自己也有。他们这样做是因为有一个问题需要解决,对一些人来说,哥白尼和他的原则似乎是解决问题的正确途径。

在他那篇发人深省的文章中再见哥白尼,你好宇宙,天体生物学家Caleb Scharf列出了所谓的基础哥白尼原理.这个观点不仅是天文学的核心,也是整个科学的核心。哥白尼原理告诉我们,作为一个观察者,你并不特别。你并不是生活在一个特殊的时代。你不会从一个特殊的角度看问题。哥白尼原理背后的力量在于,科学家们在试图解释世界的时候,尽量永远、永远、永远不要忘记它的告诫。相对论强调的是没有任何特殊的参照系,这是哥白尼世界观的胜利。因此,在哥白尼看来,你和你的一切都是平庸的。

对不起。

曾经有一段时间,整个宇宙可以被认为是特殊的;毕竟,从定义上来说,它是唯一的一个。然而,问题是宇宙有点太特殊了。

随着宇宙学家对大爆炸理论进行越来越细致的研究,我们很快就明白,要得到这个我们快乐居住的宇宙,似乎越来越不可能了。在他的文章中,沙夫给了我们一个著名的例子,碳12和它的特殊共振。如果核物理的这一微小细节稍有不同,我们就不可能存在。就好像核物理经过微调,允许生命存在。但这微调的问题远远超出了碳核;它影响了宇宙物理学的许多方面。

将几乎所有与基本物理定律有关的东西都改变一分一秒,你就会得到一个贫瘠的宇宙,在那里生命永远不会形成。不仅如此,即使在大爆炸的初始条件下做出微小的改变,你最终也会得到一个贫瘠的宇宙。从宇宙学的角度来说,就像我们赢了所有的彩票所有能想到的。从这个角度看,我们是特别疯狂的特别。

对大多数物理学家来说,微调很难做到,这是理所当然的。这又是那个古老的哥白尼原理。是什么设定了法则和初始条件让宇宙“就是这样”,就是为了让我们能在这里?闻起来太像智能设计了。科学的全部意义在于找到自然的、理性的理由来解释为什么世界看起来是这样的。"因为奇迹发生了"这可不行。

更重要的是,到目前为止,还没有一个单一的、微不足道的证据表明另一个宇宙存在。

为了应对微调的困境,一些宇宙学家转向了多元宇宙。事实上,历史上的情况正好相反。宇宙学家和物理学家已经在研究各种各样的理论——像暴涨理论和弦理论——似乎指向多个宇宙。考虑到微调已经代表的棘手问题,这些科学家很乐意带着心爱的10维弦跳上飞机。

多元宇宙的伟大之处在于,它们为微调问题提供了一个自然的、哥白尼式友好的答案。当然,我们的宇宙看起来很精细,但由于还有很多其他的宇宙,我们可以利用这些信息来告诉我们一些关于它们的属性的信息。根据哥白尼原理,我们的宇宙中看似微调的条件实际上是多元宇宙中的平均属性。我们一定很平庸,对吧?这意味着,如果你在多元宇宙中观察,你可能会发现一个宇宙的基本物理常数的值与我们的非常不同,但平均而言,你会发现的值与我们这里的值相同。故事结束了。

当你听到这种说法时,你会发现这种说法有一种令人信服的势头。然而,有一个小问题。好吧,也许这不是一个小问题,因为这个问题真的是这些宇宙学家的一个很大的赌注。多元宇宙是对现实的极端推断。在你的现实理论中加入几乎无限个可能的宇宙是一个不小的举动。

更重要的是,到目前为止,还没有一个单一的、微不足道的证据表明另一个宇宙存在。更糟糕的是,有些人会说,正是弦理论等理论的缺陷导致它们变得对多元宇宙友好。不久之前,弦理论并不能对我们所居住的宇宙给出一个单一的预测,这一点变得很清楚。相反,它预测10500可能的宇宙。对一些人来说,这不是一件好事。似乎弦理论从“万物理论”变成了“虚无理论”。然而,支持者们坚持自己的观点,宣称在某种意义上,弦理论发现了多元宇宙。(暴涨宇宙学也发现了多元宇宙以它自己的方式。)

当然,找到多元宇宙的证据将代表科学历史上最伟大的胜利之一。这是一个非常酷的想法,值得追求。然而,与此同时,我们需要注意它所带来的形而上学。出于这个原因,对多元宇宙的大量投资可能过于热情了。如今,多元宇宙迷因似乎无处不在,一个问题是,如果没有数据,这个想法能支撑多久。回想一下,仅仅几年之后,相对论就被证实了.第一个证据膨胀的宇宙正如广义相对论所预测的那样,在理论家提出它的几年之后,它也出现了。相比之下,弦理论已经存在了30年,没有物理证据支持它。

有可能有其他方法来解决微调的困境,而不需要创造无限数量的潜在不可观测的宇宙。其中一些可能需要改变我们看待时间的方式,正如李·斯莫林所说.或者,这些解决方案将包括对哥白尼原理的局限性的更深入的理解。也许有一个自然的、理性的理由,为什么我们,或者至少我们的宇宙,在它的一次性历史中真的是独一无二的。

那不是很特别吗。


亚当·弗兰克他是罗切斯特大学物理学和天文学教授《关于时间:宇宙大爆炸的黄昏》也是NPR新闻的联合创始人13.7宇宙与文化”博客。


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