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有哪些你覺得特別有意思的物理學悖論?

2020-05-27科學

微調宇宙(fine-tuned universe,有時候簡稱fine tuning)悖論。

這屬於人則原理(anthropic principle)相關的一大堆悖論裏物理學家們討論比較多的。原因是它經常被宗教人士拿來當做上帝和目的論的證據。而且物理學家的反駁意見並不統一。

它描述的是這樣這一個事實:既我們這個宇宙的各種基本內容(比如標準模型裏的19個自由參數的值)都恰好符合生命的存在條件。有一些參數甚至非常「精確」,數值只要稍微變化生命就不會出現了。就好像有人專門把這些參數調好了,就為了制造出一個能孕育生命的宇宙給我們一樣。這難道僅僅是一連串的巧合嗎?有沒有什麽更深層的原因或者解釋呢?(這個描述裏「生命」有時被換成其他的詞,比如「智慧生命」、「復雜物理結構」、「觀察者」等。中文裏探討這個的材料不多,我覺得最好的入門介紹是萬維鋼精英日課裏【一個讓人寢食難安的世界觀】,有興趣的可以用讀一下。而英文的討論非常多。如果英文可以的話建議從史丹佛哲學百科的詞條開始看)

目前比較著名的解釋包括以下幾種:

1.與其說生命的存在是一連串可能性極小的偶然,我們的宇宙更可能是為了孕育生命而刻意設計的。而設計本身就意味著某種「設計者」的存在。從這個角度講微調宇宙就是上帝存在的證據。可以預見的,很多科學家對這種說法並不感冒,他們就提出了另外一種解釋:

2. 生命的存在固然條件苛刻,但這只意味著在一個宇宙中產生生命的可能性極小。而如果有無數個宇宙的話,則生命幾乎必然出現在某些宇宙裏,而我們又只會出生在能孕育生命的宇宙裏。換句話說,微調宇宙不是設計者的存在證據,而是是多重宇宙(Multiverse)存在的證據。我們發現自己生活在有生命的宇宙裏是一種「觀察選擇效應」(observation selection effect),一種類似於幸存者偏差的樣本偏差。

以上兩種解釋都屬於貝葉斯思維。對微調還有另外一種解讀:

3. 邏輯上一個人只可能發現自己是存在的。因此我們發現宇宙符合我們自身的生存條件是必然的,不能作為支持任何假說的證據。

很多人都在直覺上支持第三種解讀,但是目的論的支持者用一個思想實驗反駁了這種不能以自身存在作為證據的理論。因為這個思想實驗室哲學家約翰萊斯利提出的,一般被稱為萊斯利的行刑隊(Leslie's Firing Squad)。

假設你是一個被日本侵略者判了死刑的敵後誌士,嚴刑拷打下也沒招供的你就要被執行槍決。你被蒙上眼睛站在墻前。一個有十二個射手的行刑隊站在離你幾米遠的地方準備執行。命令下達,步槍開火。但奇怪的是,所有的子彈都與你擦肩而過,你還活著。

理性的人面對這種情況就不該再認為行刑隊真的想要處決你。那樣的話所有射手在這麽近的距離全都脫靶的可能性幾乎為0。此時應該認為行刑隊更可能是故意嚇唬你的,所有子彈都脫靶是被設計好的。但在這個問題裏你同樣只可能發現自己活著,按照第三種解讀,這不能作為支持任何假說的證據。所以你不應該確信行刑隊要故意放過你。但這個結論明顯是荒謬的。

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目前學界對微調宇宙並沒有統一的意見。