是巧合吗？难道宇宙参数是定制的？10
本系列文章预计会有10个章节，这套文献将系统讲述物理学本身，这里是第五季第10篇最后一篇
--本文阅读需10min--
今天是本季度的最后一篇了！这篇可能会触发你对宇宙的一些新的思考，甚至改变你的世界观。
有时候物理学总是在指导我们最好的人生，你说技术是国家发展的第一生产力，那么物理学就是生产力的基石。
这个世界有太多问题还需要我们去发现和解决，有些问题可能有答案，而有些问题是没有答案的，也许对人类来说没有答案的世界是一个真实的世界。
01
有一本是哲学家詹姆斯·卡斯的书，叫《有限和无限的游戏》，这本书说，人类有两种游戏方式的，一种是有限游戏，比如下棋，比如战争。反正就是那种有明确边界，有开始，有结束的游戏。还有另外一种无限游戏，是没有边界的。
就是一个游戏你玩着玩着，它可以变成另一个游戏，这叫“无限游戏”。
比如人生，活着活着你就发现自己面对的任务也不同了，人生的意义也不同了，干的事也不同了。
比如商业。你要是创办过一家公司你就会发现，干着干着，发现，规模也变了，对手也变了，员工也变了，市场也变了，甚至行业本身也变了。这种游戏，没有什么最终的输赢，把游戏持续下去，本身就是目的。这叫无限游戏。
另外，世界上的道理也有两种。一种就好像电视剧一样有始有终，听完很舒服，它的结局是和谐的，它告诉你世界是完美的。
“世上本无事，庸人自扰之”，最终一切回归到真善美，我们只需要坐在那里欣赏。这种道理，大概是我们为了坚强地活在这个世界上而故意给自己找的错觉 —— 说的浪漫一点叫做心灵鸡汤，说的严肃一点，就是精神鸦片。
第二种，则是真实的道理。真实的道理是没有结局的，你听完总觉得哪里不够完美，这种道理总有矛盾和疑惑、解决了一个危机还会迎来下一个危机，甚至可能是更大的危机。
不过从另一种角度来说，有限游戏也是某种意义上的不完美，可能真实的世界就是一场无限的游戏！
02
进入宇宙学主题，我们来谈谈一个神奇的巧合。
经过数多物理学家的发现，其实我们这个宇宙挺简单的。
宇宙中的主要物质是100多种原子，而原子又由质子、中子、电子组成。
再深入一步，你可以说质子、中子都是夸克组成的。这样宇宙的最主要构成成分，也不过就是六种夸克、六种轻子和四种基本的力 —— 按物理学家的说法叫做四种“相互作用” —— 包括引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。
现在物理学家已经有一个非常厉害的理论，叫做“ 标准模型 ”，能够把前面说的这些所有东西 —— 除了引力之外 —— 都描写清楚，而且无比精确。标准模型预言应该有一个叫做“ 希格斯波色子 ”的东西，现在也被发现了，也就是所谓“ 上帝粒子 ”。
当然，还有一些事情是标准模型解释不了的，比如说暗物质和暗能量，但这些都不是我们今天要说的。
我们今天要谈的是一个更严重的问题。
标准模型有19个自由的参数。这些参数不是理论计算出来的 —— 也就是说似乎没有什么道理约束它们必须如此，它们都是被实验测定出来的。
物理学家不知道为什么这些参数恰好是这样的数值。
但是物理学家知道，如果它们不是这样的数值，我们这个宇宙可就麻烦了。
比如说，“下夸克”的质量。
质子是由两个上夸克和一个下夸克组成，中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。
下夸克比上夸克稍微重一点，这导致一个单个中子的质量要比单个质子稍微大一点。
质量越大就越不稳定——中子就是不稳定的，一个自由的中子只有15分钟寿命，过后就会衰变。原子核之所以稳定，是因为中子多出来的质量变成了原子核的结合能。
而对比之下，单个质子非常稳定，似乎永远都不会衰变。
这个事实非常重要。只有质子稳定，我们才能得到氢原子 —— 一个质子加一个电子。
宇宙中90%的原子都是氢原子。氢元素是一个非常活泼的元素，很容易和其他元素产生化学反应，比如氢气和氧气反应后产生水。
你这个宇宙想要有生命，就必须要有大量的氢原子。
但是问题来了。是谁规定的下夸克质量必须是这个数值呢？
如果我们把下夸克的质量调高一点 —— 一切物理定律都还有效，但是质子可就不稳定了。那样的话，宇宙将会由氦原子主导，而氦原子非常不活泼，这个宇宙里甚至可能根本就不会有什么化学反应！当然就不会有生命存在。
再说引力。
我们都知道，恒星之所以能发光，是因为引力把它压缩在一起，巨大压力之下产生的核反应。
如果把引力的强度调高，那么恒星的燃料会迅速燃尽，不能长久的存在。如果把引力调低，那么恒星的内部压力就不够，根本发不了光。是谁规定引力正好是这么大？
还有宇宙膨胀问题。
我们知道，宇宙中的物质，因为引力的作用，有一个向一起聚集的倾向。而另一方面，暗能量则让宇宙膨胀。
那么假设引力不变，如果暗能量稍微强一点，或者物质稍微少一些，那么宇宙膨胀就会非常快，从大爆炸产生的物质就没有机会聚在一起形成各个星球。如果物质多一些，暗能量弱一点，膨胀速度就会比现在的慢，那么宇宙可能就膨胀不开，或者刚一膨胀就迅速收缩了。
我们这个恰到好处的宇宙，膨胀速度似乎不快也不慢，需要让物质和暗能量“相互配合” —— 是谁规定的宇宙中正好有这么多物质，又正好有这么强的暗能量？
还有，这个宇宙的空间为什么恰好是三维的？
物理定律并不要求宇宙空间一定是三维的，一个更高维空间的宇宙完全是可能的 —— 但是！其中行星的轨道将是不稳定的，在一定扰动的情况下，绕着太阳转的地球会突然掉向太阳，或者脱离轨道飞出去。
顺便说一句，很多科幻小说爱说空间有更高的维度，什么“降维打击”之类，全都不靠谱。
超弦理论说的所谓“10维空间”，那些多出来的维度都是蜷缩的，不算数。
我们还可以再补充几个。比如说，如果把强相互作用的强度改变0.5%，或者把电磁相互作用的强度改变0.4%，那么宇宙中就不会有碳元素和氧元素 —— 这两个元素，对生命可是太重要了。
为什么下夸克的质量正好是这个数值？为什么引力正好不大不小？为什么宇宙中的物质和暗能量正好相配？为什么宇宙空间正好是三维的？……
我们不知道它们为什么是这样的，但是我们很庆幸它们是这样的。
……这其实比单纯不知道为什么更让物理学家抓耳挠腮。
就好像有人专门把这些参数调好了，就是为了给我们一个能孕育生命的宇宙似的。
物理学家甚至有一个专门的词来形容这件事儿，叫做“fine-tune”，也就是微调。你要是想跟理论物理学家谈论非技术性的哲学问题，只要说出“fine-tune”这个口令来，他就明白了。
是谁微调的？
难道是上帝吗？
上帝创造了宇宙，并且为了能让人类出现，对参数进行了精心的微调？但这可不是答案，这只能说是一个懒惰的推理 —— 你说是上帝创造了宇宙，我马上就可以问你，那又是谁创造了上帝呢？
还有一个解释说，宇宙其实是计算机模拟的结果，就好像电影《黑客帝国》一样，我们生活在别人 —— 姑且称为外星人吧 —— 的模拟之中。但是这个答案跟上帝一样，那些外星人的宇宙又是从哪来的，是谁微调了他们的宇宙呢？
还有一种可能，是我们对物理定律的理解还不够深。如果将来物理学能进一步发展，我们也许能从一个更好的模型中计算出来这些参数，也许这些参数之所以如此，是因为理论要求它们只能如此！那样的话“微调”就没有必要，我们只需赞叹那个最终理论。
不过现在已经有一个这样的理论，叫“M-理论”。
M-理论的解释是物理定律允许很多很多种 —— 大概有10^500 种，其中绝大多数都不适合生存 —— 可能的宇宙存在，人类只不过恰好生活在其中一个“适合人类生存的”宇宙里。
这也是霍金在《大设计》一书中赞同的观点。
不过这个说法并不能让所有人满意，在很多人看来，多宇宙解释实在是太浪费了。为什么我们这个宇宙可能？因为“一切皆有可能”？！这跟把什么都推给上帝有多大区别？
有一个解释，说我们这个宇宙其实是从别的宇宙“演化”出来的。
每个宇宙都有终结之日，在上一个宇宙终结的时候，其中的智能生物制造了这个新宇宙，并且手动微调了其中的参数，使得生命更容易出现。
而我们的使命，就是在这个宇宙终结之前，也制造一个新宇宙，并且把那个宇宙微调到更容易让生命出现。……对这个理论我只有一个问题：第一个出现智能生命的宇宙，是否需要微调呢？
总而言之，微调还是一个谜。
现在你知道了这个谜，从此它就会一直困扰你，也不知物理学家什么时候才能有进一步的发现。现在你多了一个思想包袱，实在抱歉。
但，不管怎样，我们只需要承认一点就好，我们都是幸运儿！从宇宙学第一性原理的角度来看，我们一点也不特殊。
至于宇宙外还有没有生命，我认为会有，且有千千万万个不止，谁规定只有太阳系这个位置有生命了？
总结
宇宙大爆炸的那一刻起，所有的可能都在宇宙大爆炸中诞生，之所以我们至今未知，也许是我们所处的这个“宇宙时间”还没到。
你以为的世界可能在几百年或者几千年后将会是另外一种场景，我们至今无法想象，但可以多看看科幻片来脑补，因为有时候科幻片里的东西，只要符合物理数学范围的还真能实现呢。
好，今天就到这里了！物理学第5季知识就到这里，明天会将已有的这5季知识再次进行总结。
感谢各位喜欢本公众号的陪伴，有你们真好~
【后记】
谈谈未来的计划
1、物理学第6季的内容和题材暂时还没有确认，具体时间可能会在6月中旬进行发布，如果读者有特别想了解的可以留言给我。
2、下周开始我们会开始新的一个专栏的更新——脑洞，这个专栏很久之前就定义好了，只是一直没有开始。
脑洞主要包含的内容是：新思想和新认知、以及新科学，包括行为方法论等，主要的亮点就是让你觉得眼前一亮的感觉，说白了，这是一个关于思想的专栏，让我们与新世界同步。
敬请期待！
【声明】
核心思想来自万维钢《精英日课》在此分享
往期推荐