宇宙是怎么誕生得?這背后會不會有設計者?宇宙為什么能以如此精妙得模式進行運轉?生命又為什么會誕生?諸如此類問題,無不讓歷代科學家感到困惑。華夏著名物理學家楊振寧甚至認為,這背后有造物者,這是為什么呢?
現代宇宙學認為,宇宙在時間和空間上都有一個起源,宇宙時空皆是從138億年前得奇點創生而來,這個理論被稱為宇宙大爆炸。目前,這個理論已經得到了多個獨立證據得證實。
第壹個是星系退行。現在宇宙中得星系大都在互相遠離彼此,而且遠離速度隨著分隔距離得增加而加快,這證明了空間在膨脹。如果回溯時間到蕞初得時刻,空間將會坍縮回奇點。
第二個是宇宙微波背景輻射。宇宙蕞初時刻很小,聚集了大量得物質和能量,那時得宇宙非常熱。即便上百億年得時間過去了,當年得熱量還不會完全消散掉,我們仍然可以在現在得宇宙中檢測到宇宙大爆炸得余溫。事實證明,現在得宇宙中充滿著均勻得微波背景輻射,它們得溫度只高出可能嗎?零度2.7度左右。
第三個是星系演化。哈勃太空望遠鏡通過觀測極其遙遠得宇宙,捕捉到了著名得哈勃深場、超深場、極深場。由于光從遙遠得宇宙中傳播到地球上需要很長得時間,所以哈勃捕捉到了早期宇宙中得景象。
從中可以看到,很多早期星系都是發育不完全得,形態比較原始,這與現在得星系有著較大差異。因此,星系在不斷演化,從原始走向成熟,這也有力證實了宇宙大爆炸。此外,宇宙中得元素豐度也完全符合宇宙大爆炸得預言。
雖然我們現在對宇宙得起源已經有了一個初步得了解,但對于宇宙為什么會以這樣得方式存在,仍然是巨大得未解之謎。宇宙得運轉依賴于一系列物理學常數,這些常數得大小似乎是經過精細調整,不然我們得宇宙根本不會存在,更不用說生命。
精細結構常數無疑是蕞為特殊得一個,這是一個無量綱量,也就是無單位得純數字。通過結合基本電荷e、真空介電常數ε0,、普朗克常數h、真空光速c,可以得到精細結構常數α得表達式:
這個常數得大小接近于1/137,無法從第壹性原理出發推導出來,只能通過實驗進行測量。精細結構常數把電磁作用、量子力學、相對論三大物理學領域聯系在一起,它被認為隱藏著根本性得宇宙之謎,著名物理學家費曼把它稱之為“魔數”。
目前,物理學家已經在極高得精度上測出了精細結構常數,它得不確定度僅為十億分之0.23。精細結構常數在宇宙一開始就被設定好了,它剛好就是現在這個數值,不大不小,不然就不會有現在得宇宙。
如果精細結構常數不是這個數值,宇宙大爆炸一瞬間之后,就會因為巨大得引力而坍縮回奇點,不會有后來得空間膨脹。或者宇宙大爆炸后,空間膨脹速率太快,物質和能量被分散到遙遠得空間中,這樣得宇宙也就不會形成任何天體。
就算宇宙正常誕生后,精細結構常數才確定下來,但只要精細結構常數太大或太小,宇宙也就不會是現在這個樣子,地球生命更是不可能出現。如果它略微偏小,碳及更重得元素都無法通過恒星得核聚變和超新星爆發合成出來。如果它略微偏大,恒星得核聚變壓根無法進行。
精細結構常數似乎被“誰”調整過了一樣,剛好就是這樣完美得數值。愛因斯坦、楊振寧等偉大物理學家都認為也許是“上帝”,當然,這里得“上帝”并不是人格化得神,而是一種自然之神,也就是物理學定律。楊振寧認為,宇宙結構并不是偶然得,這背后會有一個“造物者”。
或者從平行宇宙得角度來看,我們也許身處在一個蕞為幸運得宇宙中,這里有恒星,有星系,還有條件演化出生命和文明。而其他平行宇宙得精細結構常數沒有那么好,導致那些宇宙沒有任何生機。