萬維鋼

我曾經(jīng)在一次聚會(huì)上跟一個(gè)牧師聊天。這是一位非常虔誠的牧師，走到哪都帶著一個(gè)破舊的隨身聽，里面放的是《圣經(jīng)》錄音帶。我以為我的知識(shí)足以挑戰(zhàn)他的信仰，就問他：“你怎么可能相信地球是在 6000 多年前被上帝創(chuàng)造的呢？我們有充分的證據(jù)表明地球上很多東西的年齡超過100 萬年?！边@位牧師說了一個(gè)幾乎讓我目瞪口呆的理論。他說，上帝可以創(chuàng)造各種年齡的萬物。這就好比說，假設(shè)我現(xiàn)在可以創(chuàng)造出一個(gè)人，這個(gè)人的年齡看上去是 20 歲，可他是什么時(shí)候被創(chuàng)造的？現(xiàn)在！

這真是一個(gè)完美的理論，我無法從邏輯上質(zhì)疑它的正確性。如果你相信上帝無所不能，就可以解釋任何現(xiàn)象。我對(duì)牧師說，我的理論不但能解釋各種化石的年齡，還能對(duì)尚未發(fā)現(xiàn)的化石做出預(yù)言。你的理論能解釋，可是能預(yù)言嗎？

判斷一個(gè)物理理論的好壞不在于這個(gè)理論是否符合人的直覺，或者是否夠漂亮，而在于它能不能做出預(yù)言。物理學(xué)家也有一個(gè)可以稱作“信念”的東西，那就是世界應(yīng)該是合“理”的。也就是說，物理定律應(yīng)該適用于所有時(shí)間和所有地點(diǎn)，所有事件都必須精確地符合表達(dá)物理定律的數(shù)學(xué)方程。

牛頓在解出行星軌道方程之后發(fā)現(xiàn)引力會(huì)對(duì)這些軌道做出擾動(dòng)。而這種擾動(dòng)一旦累積起來就會(huì)導(dǎo)致軌道的不穩(wěn)定，使得行星墜入太陽或者脫離太陽系。據(jù)此，他認(rèn)為上帝必須存在，只有上帝才能時(shí)不時(shí)地對(duì)地球軌道進(jìn)行微調(diào)，確保穩(wěn)定。要不是拉普拉斯后來證明這種軌道擾動(dòng)是周期性的，不可積累，物理學(xué)家大概也只好認(rèn)為上帝存在了。

牛頓認(rèn)為上帝必須存在的另一個(gè)理由是，地球在太陽系的位置實(shí)在是太幸運(yùn)了。方程表明，一個(gè)行星的軌道在一般情況下應(yīng)該是橢圓形的，圓形是非常特殊的情況。如果地球軌道是橢圓的，哪怕“橢”得不是特別厲害，其在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的溫度也將會(huì)非常不同。而地球的軌道幾乎就是圓的！地球四季的溫差幾乎完全來自自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的傾角，與距離太陽遠(yuǎn)近無關(guān)。地球的另一個(gè)幸運(yùn)之處在于這個(gè)距離與太陽的質(zhì)量正好搭配合適，哪怕太陽質(zhì)量有一點(diǎn)變化，地球也將因?yàn)檫^冷或者過熱而不適合生命生存。牛頓考慮到這些巧合，認(rèn)為這一定是上帝安排的。要不是后來我們發(fā)現(xiàn)宇宙中有無數(shù)行星系統(tǒng)，其中有一個(gè)適合生命生存并不算意外，物理學(xué)家大概也只好相信這個(gè)巧合是被安排的。

現(xiàn)在，類似的問題仍然困擾著物理學(xué)家。

第一個(gè)問題是宇宙起源的初始條件。天文觀測和經(jīng)典理論都表明宇宙起源于大爆炸，而量子引力研究的進(jìn)展則表明大爆炸比此前想象的要快得多。對(duì)宇宙微波背景輻射非均勻性的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了暴脹理論，要想實(shí)現(xiàn)足以形成我們這個(gè)宇宙的暴脹，宇宙起源的初始條件必須滿足無比嚴(yán)格的要求。這就好像你要做一個(gè)炸彈，這個(gè)炸彈的形狀必須是一個(gè)絕對(duì)精確的球形它才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的爆炸效果一樣。

第二個(gè)問題是各種物理參數(shù)為什么如此恰到好處。計(jì)算表明，如果把強(qiáng)相互作用的強(qiáng)度改變0.5%，或者把電磁相互作用的強(qiáng)度改變4%，碳和氧這兩個(gè)對(duì)生命至關(guān)重要的元素就不會(huì)出現(xiàn)；哪怕把質(zhì)子的質(zhì)量增加0.2%，它都會(huì)迅速衰變。另外，空間還必須是三維的，否則行星軌道就不會(huì)穩(wěn)定?，F(xiàn)代物理學(xué)無法從邏輯上解釋為什么這些物理參數(shù)是這樣的，就好像一個(gè)網(wǎng)絡(luò)游戲玩家不能用物理定律解釋某些超強(qiáng)boss的武力值一樣。唯一的解釋似乎是它們是被“設(shè)計(jì)”成這樣的，否則這個(gè)宇宙或者游戲就不好玩。

而這些問題的答案，還在物理學(xué)家的不斷求索中。