作者:马特·威廉姆斯，今日宇宙
显示构成物质的基本粒子的图表
信用:欧洲核子研究中心 几十年来，各种各样的物理学家都在理论上认为，即使是自然基本定律的最微小变化，也将使生命不可能存在
这一观点也被称为“微调宇宙”论点，表明宇宙中生命的出现对某些基础物理的价值非常敏感
改变这些价值中的任何一个(按照逻辑)，生命就不会存在，这意味着我们必须非常幸运地在这里
但事实真的是这样吗，或者说生命有可能在不同的物理常数下出现，而我们只是不知道而已？这个问题最近被卢克·阿解决了
巴恩斯是澳大利亚悉尼天文研究所(SIA)的博士后研究员
在他的书《幸运的宇宙:微调宇宙中的生命》中，他和悉尼天体物理学教授杰伦特·F
刘易斯认为，从物理学的角度来看，一个微调的宇宙是有意义的
作者们还在一篇特邀论文中总结了这些论点，该论文发表在《物理哲学路特雷奇伴侣》(第1版)上
)在这篇题为《为生命微调宇宙》的论文中，巴恩斯解释了“微调”是如何通过采用“令人怀疑的精确假设”来解释观测结果的
他认为，这是历史上不完整理论的症状，也是现代宇宙学和粒子物理学的共同特征
在某些方面，这个想法类似于人择原理，该原理指出，任何解释宇宙属性的尝试都不能忽视我们作为生命形式的存在
这与宇宙学原理形成了鲜明的对比——也被称为哥白尼原理，以尼古拉·哥白尼命名，他制定了宇宙的日心说模型——该原理指出，人类或我们在宇宙中的位置没有什么独特或特殊之处
在之前的一篇论文中，巴恩斯和刘易斯认为，人择原理绝不是傲慢或“伪装的宗教”，而是科学的必要组成部分
当讨论人类的存在和一个足够古老的宇宙之间的巧合时，这个宇宙受物理学支配，有利于智慧生命的出现(我
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，us)，他们得出了一个简单的格言:“对巧合的任何解释都必须考虑宇宙是如何产生能够测量它的生物的。”
" 但是正如巴恩斯通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样，人择原理和微调宇宙之间有一些显著的区别: “我理解微调和人择原理之间的关系如下
微调指的是这样一个事实，自然常数的微小变化会导致宇宙无法支持生命
人择原理说，如果物理生命形式存在，他们必须观察到他们在一个能够维持他们存在的宇宙中
" 换句话说，巴恩斯指出，人择原理是一种不可证伪的陈述(又名同义反复)，是我们自身存在的“选择效应”的结果
因为我们没有可供选择的智慧生命和文明，这个原则本身是不可证伪的
巴恩斯说，与此同时，微调论点是“我们所知的关于自然法则的惊人事实”
" 微调宇宙的论点可以追溯到20世纪70年代，当时物理学开始注意到，自然基本常数或宇宙初始条件的微小变化将排除我们所知的生命
如果宇宙和物理定律本身的进化方式不同，生物生存所需的稳定性(以其复杂性)就不可能实现
但是正如巴恩斯在他的总结论文中指出的，这个逻辑与同样的老问题相冲突
就像古代的地心说模型一样，它包含了令人怀疑的精确假设，他继续逐一阐述
第一个与宇宙常数有关，这是爱因斯坦在1917年提出的一个想法，作为他的广义相对论场方程的临时补充
由字符λ表示，CC是一种“平衡重力”的力，从而确保宇宙保持静止(当时流行的观点)
几年后，当爱因斯坦得知天文学家已经证明宇宙正在膨胀时，他抛弃了CC，但这个想法从20世纪90年代开始被重新解释
随着意识到宇宙膨胀正在加速，物理学家开始假设爱因斯坦的CC可能是被称为“暗能量”的神秘力量
这导致了被广泛接受的宇宙学理论，即λ冷暗物质(LCDM)模型
然而，CC也代表了现代物理学中最重要的理论问题之一
像暗物质一样，德或一个重新发明的CC的存在被提出来解释观测和理论预测之间的差异
就像托勒密用来合理化不符合地心模型的观测的“本轮”一样，CC是一个“精确得令人怀疑”的假设
" 此外，CC与量子场论(QFT)有不一致之处，后者将粒子描述为场的构型
根据QFT的说法，在没有粒子的情况下，一种被称为“真空状态”的特殊构型仍然存在
但是如果关于CC和DE的理论是可信的，这将意味着在真空状态下有相当多的能量
用QFT和广义相对论可以接受的术语来解释这一点的唯一方法是假设真空能量和量子场的贡献相互抵消
这又一次需要几个独立因素之间“精确得令人怀疑”的巧合
另一方面，粒子物理的标准模型告诉我们，物质由25种不同类型的亚原子粒子组成，分为四组(夸克、轻子、高斯玻色子和标量玻色子)
这些粒子的存在及其各自的性质(质量、电荷和自旋)都已经通过严格的实验得到了验证
这些性质中的任何一个最轻微的偏离都会显著影响它们的相互作用和行为，导致物质的完全不稳定
时空的维度也是如此，稳定的原子和稳定的行星轨道需要三维空间(如牛顿所假设的)
具有三维空间和一维时间的宇宙(如广义相对论所描述的)也是必不可少的
巴恩斯说，原子系统再也不能保持稳定了
换句话说，尽管CC可能会提出理论问题，但标准模型和时空维度与微调模型是一致的
正如巴恩斯所说: “宇宙常数在我们的方程中无法解释，并且只在很小的范围内与允许生命存在的宇宙相一致
在粒子物理和宇宙学的标准模型中，它的值是一个无动机的精确假设
标准模型的许多其他常数是相同的
" 那么，问题是如何在我们的传统模型中解决这些问题呢？还有什么能解释这样一个事实，即我们的宇宙是允许生命存在的，而最小种类的变化会使这成为不可能？对此，巴恩斯和刘易斯建议多元宇宙可以来拯救
“也许多元宇宙——我们的宇宙是偶然允许生命存在的，外面还有很多其他的杂色宇宙，”他说
但与此同时，仍然有可能任何不一致或不协调表明真相是什么
像哥白尼一样，他意识到行星的运动(需要外摆线和恒等式才有意义)实际上表明模型是错误的，微调可能表明物理超出了标准模型，或者模型本身需要修改
“我认为总的来说，微调是更深层次解释的线索
小概率可能只是小概率，或者它们可能是由一些不正确的假设产生的，”巴恩斯补充道
“对基本常数进行微调的有趣之处在于，它们目前处于科学解释的底层
它们和物理学一样深奥(至少，有证据支持
)" 巴恩斯和刘易斯还负责《宇宙革命家手册:(或:如何击败大爆炸)》，该书进一步详细介绍了他们关于宇宙学和微调模型的理论(于2019年出版)
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