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有哪些你觉得特别有意思的物理学悖论?

2020-05-27科学

微调宇宙(fine-tuned universe,有时候简称fine tuning)悖论。

这属于人则原理(anthropic principle)相关的一大堆悖论里物理学家们讨论比较多的。原因是它经常被宗教人士拿来当做上帝和目的论的证据。而且物理学家的反驳意见并不统一。

它描述的是这样这一个事实:既我们这个宇宙的各种基本属性(比如标准模型里的19个自由参数的值)都恰好符合生命的存在条件。有一些参数甚至非常「精确」,数值只要稍微变化生命就不会出现了。就好像有人专门把这些参数调好了,就为了制造出一个能孕育生命的宇宙给我们一样。这难道仅仅是一连串的巧合吗?有没有什么更深层的原因或者解释呢?(这个描述里「生命」有时被换成其他的词,比如「智慧生命」、「复杂物理结构」、「观察者」等。中文里探讨这个的材料不多,我觉得最好的入门介绍是万维钢精英日课里【一个让人寝食难安的世界观】,有兴趣的可以用读一下。而英文的讨论非常多。如果英文可以的话建议从斯坦福哲学百科的词条开始看)

目前比较著名的解释包括以下几种:

1.与其说生命的存在是一连串可能性极小的偶然,我们的宇宙更可能是为了孕育生命而刻意设计的。而设计本身就意味着某种「设计者」的存在。从这个角度讲微调宇宙就是上帝存在的证据。可以预见的,很多科学家对这种说法并不感冒,他们就提出了另外一种解释:

2. 生命的存在固然条件苛刻,但这只意味着在一个宇宙中产生生命的可能性极小。而如果有无数个宇宙的话,则生命几乎必然出现在某些宇宙里,而我们又只会出生在能孕育生命的宇宙里。换句话说,微调宇宙不是设计者的存在证据,而是是多重宇宙(Multiverse)存在的证据。我们发现自己生活在有生命的宇宙里是一种「观察选择效应」(observation selection effect),一种类似于幸存者偏差的样本偏差。

以上两种解释都属于贝叶斯思维。对微调还有另外一种解读:

3. 逻辑上一个人只可能发现自己是存在的。因此我们发现宇宙符合我们自身的生存条件是必然的,不能作为支持任何假说的证据。

很多人都在直觉上支持第三种解读,但是目的论的支持者用一个思想实验反驳了这种不能以自身存在作为证据的理论。因为这个思想实验室哲学家约翰莱斯利提出的,一般被称为莱斯利的行刑队(Leslie's Firing Squad)。

假设你是一个被日本侵略者判了死刑的敌后志士,严刑拷打下也没招供的你就要被执行枪决。你被蒙上眼睛站在墙前。一个有十二个射手的行刑队站在离你几米远的地方准备执行。命令下达,步枪开火。但奇怪的是,所有的子弹都与你擦肩而过,你还活着。

理性的人面对这种情况就不该再认为行刑队真的想要处决你。那样的话所有射手在这么近的距离全都脱靶的可能性几乎为0。此时应该认为行刑队更可能是故意吓唬你的,所有子弹都脱靶是被设计好的。但在这个问题里你同样只可能发现自己活着,按照第三种解读,这不能作为支持任何假说的证据。所以你不应该确信行刑队要故意放过你。但这个结论明显是荒谬的。

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目前学界对微调宇宙并没有统一的意见。