宇宙知識——宇宙自然選擇學說簡介
為什么宇宙會是我們觀測到的這副樣子?為什么它具有目前已測知的那些基本常數(shù)值?80年代初,在宇宙創(chuàng)生大爆炸框架下發(fā)展了目前最流行的暴脹宇宙模型：宇宙在大爆炸后不到1秒的時間里膨脹了大約10-30倍,大約和橘子一般大小,然后開始以較穩(wěn)定的膨脹速率,直到現(xiàn)在,大約150億年,成為目前的樣子.在這個過程中,物質(zhì)“疙瘩”逐步形成了星系、恒星以及生命.這個模型暴脹期的長短是個關鍵.若稍短,物質(zhì)為充分散開,原生宇宙就有重新坍縮為起點；若稍長,原生宇宙的物質(zhì)則過于分散,形不成星系和恒星,自然也就不會出現(xiàn)生命和人類.因此出現(xiàn)了暴脹為何如此精確的問題,按照現(xiàn)行的物理學基本定律,大爆炸產(chǎn)生的宇宙其“自然尺寸”應該只有亞原子大小,即普克郎長度10 ^－35量級,而這樣的宇宙是短命的.前蘇聯(lián)科學家林德提出“自我增殖的宇宙”概念——“最有可能的是,我們正在研究的宇宙是由早期的若干宇宙所形成的.”1987年霍金進一步提出了“嬰兒宇宙”模型,兩個大宇宙通過一個細“管子”連接起來,這個細管子稱為“蟲洞”,大宇宙為母宇宙,可能存在著從母宇宙分岔出去的另一端是自由的蟲洞,這樣的管子成為子宇宙、嬰兒宇宙.就是說除了我們生存的宇宙之外還可能存在著眾多的由蟲洞連接起來的其他宇宙.1992年,薩莫林在前人基礎上提出了宇宙自然選擇學說.母宇宙是空間閉合的,猶如一個黑洞,該黑洞在生存了一段時間后坍縮為一個奇點,奇點又會反彈爆炸膨脹為新的下一代宇宙.這個學說的要點是,子宇宙中的物理常數(shù)較之母宇宙的物理常數(shù)會有小的、或強或弱的隨機變異,新生的嬰兒宇宙在再次坍縮成奇點前能膨脹到幾倍普克郎長度大小,隨機變異的物理常數(shù)有可能允許小小的暴脹,子宇宙可變的較大,當它足夠大時,可分隔為兩個或更多的不同區(qū)域,每個區(qū)域又坍縮為一個新的奇點,新奇點又觸發(fā)下一代的子宇宙,如此時代相傳,有的小宇宙重又坍縮,有的具有某些基本常數(shù)值的宇宙能更有效的產(chǎn)生許多黑洞,從而較具有其他某些基本常數(shù)值的宇宙留下更多的后代,借用生物進化論的術語,它們是被“自然選擇”下來的,經(jīng)“選擇”作用,產(chǎn)生越來越多的黑洞,也就形成了更多的宇宙.如果宇宙確是由以前的宇宙世代經(jīng)過這種“自然選擇”而產(chǎn)生的話,那么應該預期我們生存在其中的宇宙會具有所觀測到的樣子并正好具有目前測知的基本常數(shù)值.這個學說的另一要點是關于恒星的存在.在許多情況下,恒星是黑洞的前身.在氣體和塵埃云中,恒星仍在形成.在碳塵埃微粒表面進行著的化學反應使氣體冷卻并促使氣云坍縮.但碳塵埃粒子是從那里來的呢?斯莫林指出碳元素是由核聚變反應產(chǎn)生的這一情況只有在質(zhì)子的質(zhì)量稍大于中子的質(zhì)量時才會發(fā)生,如果兩者質(zhì)量之差比氦核的結合能大的多,則質(zhì)子和中子不可能粘在一起形成氦核,沒有氦,聚變反應鏈在第一階段便終止了,根本形不成更重的元素,從而使恒星將少得多,自然也不會有多少黑洞,因此在任何一個宇宙中,若其中質(zhì)子與中子的質(zhì)量相差較大,將只能產(chǎn)生很少的宇宙,也就沒有什么“選擇”的余地了.