新研究：宇宙是經過精心設計的
有物理學家研究認為宇宙是精心微調的結果，而這些微調背後有人們還不理解的物理規律。（B. Holwerda / ESA / AFP）
最近，一組物理學家嘗試找出生命、宇宙及其中的一切能夠完美存在的更深層次原因。 有一種觀點認為宇宙是精心微調的結果，而這些微調背後有我們還不理解的物理規律。
文：蕭路
從物理學角度上講，我們的宇宙似乎是巧合般完美。哪怕有一些物理條件和法則和我們已知的情況稍有區別，宇宙中的星球以至生命都不可能存在。
最近，一組物理學家嘗試找出生命、宇宙及其中的一切為何能夠完美存在的更深層次原因。
宇宙中從微觀的分子、原子以及更小的粒子，直到星球星系，以至更大的宇宙結構，在物理機制上都是井然有序的。其中還包括我們人類這樣的有智慧的生命。科學家們發現只有極為精密合理的物理條件才能夠在宇宙中形成我們今天看到的這一切。
比如說，宇宙中的能量和宇宙的加速膨脹存在微妙的平衡。只要有哪一方稍微強大一些，過強的引力就可能把宇宙壓成一個巨型黑洞，或者過快的膨脹就會把宇宙中一切物質撕碎。
又比如說宇宙中的正負電荷數量恰好大約平衡。如果其中一種電荷過多，電磁斥力同樣會阻礙常見物質的形成。
再比如在大尺度下，電磁力和引力都精確的和距離的平方成反比。科學家發現即使是極小的偏差，宇宙中的一切星球可能都不復存在。
這種明顯近乎完美的平衡讓許多科學家懷疑這一切可能是精心設計微調的結果。這種微調使得系統的物理性質和機制必須以精確的方式匹配或平衡。如果沒有這些微調，系統就會大不相同甚至完全崩潰。
那麼這種微調到底是怎麼回事呢？真的是有那麼多的巧合和隨機就形成的，還是冥冥之中有精妙的設計，這些看似巧合的機制背後暗藏玄機？目前科學家大多數傾向於兩類看法。
一個以所謂人擇原理為中心，即只有像我們這樣能夠產生思維大腦的宇宙才能提出諸如「我為什麼在這裡？」之類的哲學問題。也就是說，我們的宇宙可能只是多元宇宙內無數個宇宙中的一個，大多數宇宙沒有那麼多巧合也就沒有像我們這樣的智慧生命，而我們的宇宙偶然遇到了許多巧合，才產生了智慧生命。雖然這種想法很有意思，但目前沒有任何證據表明多元宇宙可能存在，所以這種觀點也沒有什麼科學意義。
宇宙是精心微調的結果 背後有物理規律
另一種觀點則是認為宇宙確實是精心微調的結果，而這些微調背後有我們還不理解的物理規律。
物理學上有一種被稱為希格斯玻色子的粒子。這種粒子很獨特，能夠賦予許多基本粒子質量。然而科學家震驚於這種粒子自身非常輕，表明我們對力和粒子的理解存在差距。
希格斯玻色子本身是一個微調難題的結果。這是因為希格斯玻色子的質量與宇宙常數，也就是真空中的能量密度之間似乎存在某種神祕的微調。
在這項新研究的論文中，研究團隊將希格斯玻色子令人震驚的微小質量背後的未知物理思想，與一種量子多重宇宙效應混合在一起，這一次是可行的測試。
他們的模型將希格斯粒子置於微調解釋的中心。通過將玻色子與其他粒子耦合，使其低質量有效「觸發」我們觀察到的物理學事件，它提供了力和質量之間的聯繫。
研究團隊在他們的論文中指出，這展示了一個場中弱相互作用的變量如何影響不同類型的真空，具體來說是具有不同擴展程度的一些個真空的部分。這可能證明了希格斯玻色子與宇宙常數之間的聯繫。
研究團隊的數學模型表明，這些觸發因素僅限於幾種可能性，甚至還有解釋暗物質的空間。更好的是，它還預測了多個不同質量的希格斯粒子的存在，它們都比我們已經觀察到的要小。而這些粒子也許能在未來的實驗中被觀測到。
雖然這項新研究仍然無法找到宇宙到底是如何被誰精心設計的，但是可能為未來找到微調的證據鋪平道路。
這項新研究的論文發表在2021年11月15日的《物理評論 D》上。◇
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