如果有一個(gè)問(wèn)題能讓最理性的物理學(xué)家在深夜輾轉(zhuǎn)反側(cè),讓最虔誠(chéng)的信徒陷入深思,那一定是這個(gè):生命,究竟為什么會(huì)出現(xiàn)?
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當(dāng)我們剝離掉人類的情感,僅用冰冷的物理學(xué)視角去審視這個(gè)宇宙時(shí),你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)令人絕望的事實(shí):按照物理學(xué)的基本定律,這個(gè)宇宙本該是一片死寂。
引力致力于讓物質(zhì)坍縮成黑洞,熱力學(xué)第二定律(熵增定律)像一道不可違抗的圣旨,驅(qū)使一切有序走向混亂,一切能量走向耗散,量子力學(xué)則描述著微觀粒子毫無(wú)目的、完全隨機(jī)的瘋狂躍遷,在這些冷酷數(shù)學(xué)公式的統(tǒng)治下,宇宙原本應(yīng)該是一臺(tái)精密卻毫無(wú)意義的機(jī)器,或者是一鍋逐漸冷卻的均勻粒子湯。
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可是,生命出現(xiàn)了。
這件事有多離譜?天體物理學(xué)家弗雷德·霍伊爾曾用一個(gè)著名的比喻來(lái)形容:“這就像是一股龍卷風(fēng)卷過(guò)一個(gè)廢品收購(gòu)站,等風(fēng)停了之后,廢墟里居然自動(dòng)組裝好了一架加滿油、隨時(shí)準(zhǔn)備起飛的波音 747。”
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生命的誕生,比這還要不可思議一萬(wàn)倍,它是逆熵而行的奇跡,是在無(wú)序的海洋中強(qiáng)行建立起的秩序孤島,為了達(dá)成這個(gè)奇跡,宇宙似乎在誕生的那一刻,就被人按下了“作弊碼”。
讓我們先看看宇宙的“出廠設(shè)置”。
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現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)現(xiàn),支撐我們這個(gè)物質(zhì)世界運(yùn)行的,是幾個(gè)最為核心的基本常數(shù):引力常數(shù)、電磁相互作用強(qiáng)度、質(zhì)子與電子的質(zhì)量比、宇宙學(xué)常數(shù)等等,這些數(shù)值不僅是固定的,而且它們被設(shè)定得精確到了令人發(fā)指的地步。
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以引力常數(shù)為例,如果它比現(xiàn)在的數(shù)值大一點(diǎn)點(diǎn),宇宙在大爆炸后會(huì)因?yàn)橐^(guò)大而迅速停止膨脹,重新坍縮成一個(gè)奇點(diǎn),連恒星都來(lái)不及形成;如果它小一點(diǎn)點(diǎn),物質(zhì)過(guò)于稀疏,引力無(wú)法抓住氣體云,恒星和星系永遠(yuǎn)無(wú)法凝聚,宇宙將是一片寒冷、黑暗的虛空。
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再看電磁力,如果電磁力稍強(qiáng)一點(diǎn),原子核將無(wú)法束縛住電子,或者化學(xué)鍵的結(jié)合力過(guò)強(qiáng),導(dǎo)致復(fù)雜的分子無(wú)法斷裂重組,生命所需的化學(xué)反應(yīng)根本不可能發(fā)生;如果稍弱一點(diǎn),原子結(jié)構(gòu)將分崩離析,物質(zhì)世界將不復(fù)存在。
這些參數(shù)的精確度是多少?
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有些甚至需要精確到小數(shù)點(diǎn)后幾十位,甚至上百位,這就像是有人站在一個(gè)擁有幾百個(gè)旋鈕的巨大調(diào)音臺(tái)前,為了聽(tīng)到一首完美的交響樂(lè),他必須將每一個(gè)旋鈕都精準(zhǔn)地調(diào)到某一個(gè)特定的刻度上,哪怕手抖了一下,把其中一個(gè)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)了億萬(wàn)分之一毫米,整個(gè)宇宙的樂(lè)章就會(huì)變成刺耳的噪音。
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更詭異的是,這些常數(shù)之間還存在著微妙的“制衡”與“配合”,它們并不是孤立的,而是像齒輪一樣咬合在一起,共同搭建出了一個(gè)恰好能讓復(fù)雜結(jié)構(gòu)(比如原子、分子、細(xì)胞)存在的舞臺(tái),這真的僅僅是巧合嗎?
即使有了穩(wěn)定的物理舞臺(tái),生命還需要演員,對(duì)于地球生命來(lái)說(shuō),這個(gè)核心演員就是碳,只有碳原子擁有那神奇的四個(gè)價(jià)電子,能形成足夠復(fù)雜、足夠長(zhǎng)且足夠穩(wěn)定的分子鏈(DNA、蛋白質(zhì))。
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但碳從哪里來(lái)?
宇宙大爆炸只產(chǎn)生了氫和氦,碳誕生于恒星內(nèi)部核心的核聚變?nèi)蹱t中,然而從氦原子核合成碳原子核,是一個(gè)在核物理上極其困難的過(guò)程(三重阿爾法過(guò)程),它需要三個(gè)氦原子核幾乎同時(shí)撞在一起,這在概率上低得驚人。
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氦原子核需要經(jīng)過(guò)一系列精確的共振反應(yīng)才能合成碳,這個(gè)過(guò)程極其依賴一個(gè)特殊的原子核能級(jí),7.65 兆電子伏特。
當(dāng)年,天體物理學(xué)家弗雷德·霍伊爾在研究恒星核合成時(shí),倒吸了一口涼氣。他計(jì)算發(fā)現(xiàn),如果這個(gè)能級(jí)稍微偏移 4%,甚至更少,恒星內(nèi)部就無(wú)法產(chǎn)生足夠的碳,或者產(chǎn)生的碳會(huì)迅速變成氧,那樣的話,宇宙中將沒(méi)有足夠的碳來(lái)構(gòu)建生命。
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但現(xiàn)實(shí)是,這個(gè)能級(jí)就在那里,不偏不倚,仿佛是專門(mén)為生命預(yù)留的“后門(mén)”。
霍伊爾這位堅(jiān)定的無(wú)神論者,在這一發(fā)現(xiàn)面前動(dòng)搖了,他后來(lái)留下了那句名言:“對(duì)此事實(shí)的合理解釋是,有一個(gè)超級(jí)智慧在擺弄物理、化學(xué)和生物學(xué)。” 宇宙似乎并不在乎恒星的燃燒,但在乎碳的形成。
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即使宇宙在大尺度上準(zhǔn)備好了物理定律和化學(xué)元素,具體到生命的搖籃行星,依然需要通過(guò)一道道令人絕望的“窄門(mén)”。
看看我們的地球,它簡(jiǎn)直是全宇宙最幸運(yùn)的“寵兒”,位置恰好位于太陽(yáng)系的“宜居帶”,液態(tài)水既不結(jié)冰也不沸騰,月球這顆相對(duì)于母星體積大得異常的衛(wèi)星,像一個(gè)巨型船錨,穩(wěn)定了地球的地軸,讓我們的氣候擁有了四季,而不會(huì)在混沌中劇烈波動(dòng)。
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太陽(yáng)系的外圍還有一顆巨大的木星,它像一個(gè)盡職的“清道夫”,用強(qiáng)大的引力攔截或彈飛了絕大多數(shù)可能撞向地球的致命小行星,地球本身還擁有一顆熔融的鐵核,產(chǎn)生了強(qiáng)大的磁場(chǎng),死死擋住了太陽(yáng)風(fēng)和宇宙射線,否則大氣層早已被剝離,地表將是輻射地獄。
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每一個(gè)“恰好”的概率都小得可憐,如果把它們乘在一起,天文學(xué)家計(jì)算過(guò),在可觀測(cè)宇宙的千億個(gè)星系、萬(wàn)億顆行星中,像地球這樣完美的環(huán)境,可能真的只有寥寥幾個(gè),而我們,就奇跡般地站在了其中一個(gè)上面。
最后,還有一個(gè)被常常忽略的因素:時(shí)間。
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生命的出現(xiàn)需要一個(gè)極其狹窄的時(shí)間窗口,首先不能太早:第一代恒星剛剛誕生時(shí),宇宙中還沒(méi)有重元素(碳、氧、鐵),無(wú)法形成巖石行星和生命,其次不能太晚:隨著恒星燃料耗盡,宇宙加速膨脹,星系之間互相遠(yuǎn)離,宇宙將不可避免地滑向“熱寂”的深淵,變得寒冷而死寂。
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這個(gè)適合生命生存的“黃金窗口期”,在漫長(zhǎng)的宇宙歲月中只有幾十億年,而地球生命,恰好就出現(xiàn)在這個(gè)窗口里,最早的生命痕跡可以追溯到 38 億年前,那時(shí)的地球剛剛從熔融狀態(tài)冷卻,海洋剛剛形成。仿佛宇宙剛一準(zhǔn)備好最基礎(chǔ)的物理?xiàng)l件,生命就迫不及待、爭(zhēng)分奪秒地登場(chǎng)了。
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更詭異的是,從簡(jiǎn)單細(xì)胞到真核生物,從海洋登陸陸地,從恐龍滅絕到哺乳動(dòng)物崛起,每一次演化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),都踩在了恰好的時(shí)間線上,如果某個(gè)環(huán)節(jié)晚了一點(diǎn)點(diǎn),比如人類晚進(jìn)化幾億年,屆時(shí)太陽(yáng)的光度增加,地球?qū)⒆兊貌辉僖司樱腔畚拿鲗⑻ニ栏怪小?/p>
面對(duì)這一切,科學(xué)家們徹夜難眠。
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一種解釋是“人擇原理”:因?yàn)槲覀兇嬖冢晕覀冇^察到的宇宙必須是允許我們存在的,如果有無(wú)數(shù)個(gè)宇宙(多元宇宙),絕大多數(shù)都是死寂的,只有極少數(shù)擁有恰好的參數(shù),而我們必然生活在后者之中。
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但還有一種更迷人、也更具顛覆性的看法:也許我們對(duì)“物質(zhì)”的理解是錯(cuò)的,生命的出現(xiàn)或許根本不是概率極低的巧合,而是宇宙的一種內(nèi)在傾向,物理定律看似冰冷,但當(dāng)它們組合起來(lái)時(shí),似乎天然地指向復(fù)雜性、指向秩序、指向意識(shí)的誕生。
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或許,宇宙并不想做一臺(tái)冰冷的機(jī)器。它在這個(gè)漫長(zhǎng)的、由引力和熵統(tǒng)治的黑暗劇本里,埋下了一顆種子,它等待了 138 億年,經(jīng)過(guò)恒星的鍛造、行星的碰撞、無(wú)數(shù)物種的生滅,終于通過(guò)人類的眼睛,第一次睜開(kāi)了雙眼,看見(jiàn)了它自己。
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