5個你該感謝的物理常數

赤緯

每個人都有著個人的原因，要去感謝某人、某事。不過，我們應該首先去感謝那些使我們得以存在的東西。如果這些東西稍有不同，宇宙在大爆炸之后，會很容易會變得瘋狂混亂，或者變得單調乏味，使得我們人類根本無法出現。

太陽、地球和所有生命的出現，尤其是智慧生命的出現，需要許多僥幸的因素。特別是那些物理常數——比如光速和萬有引力常數——它們的數值好像被精確調整過，正好使得我們得以存在。這些常數只要發生輕微的變化，恒星、行星、生命，甚至復雜的原子都可能無法形成。

下面，我們舉例來說一些你該重點感謝的物理常數。

宇宙的膨脹率

宇宙不僅是在膨脹，而且因為神秘的暗能量的存在，宇宙每時每刻還都在加速膨脹。那么，暗能量是什么呢？根據最流行的解釋，暗能量起源于真空中固有的能量，其強度由所謂的“宇宙常數”來表示。問題是，大多數理論計算表明，宇宙常數應該是實際大小的10120多倍。不知何故，我們居然幸運地得到了一個很小的宇宙常數。如果宇宙常數很大，那么在大爆炸之后，宇宙會一直急速地膨脹下去，里面的物質就沒機會聚集在一起，形成恒星和星系。如果宇宙常數比現在的還小，那么宇宙很早就會發生坍縮，最終萬物都會擠壓在一起，這樣恒星和星系也無法形成。事實上，當前宇宙常數只要改變1053分之一，就足以使我們的宇宙面目全非。

中子與質子的質量比

中子的質量是質子的1.00138倍。這種質量之比使得中子可以衰變為質子，而不是反過來，因為衰變只能從大質量的粒子衰變為小質量的粒子。事實上，盡管進行了很多次實驗，我們也沒能觀察到哪怕一個質子發生了衰變。這對我們來說是幸運的，因為如果中子與質子的質量比小于1的話，那么質子就能衰變為中子，這就會導致宇宙中無法形成原子。

強核力和電磁力的強度

當我們的宇宙處在起步階段時，里面主要的成分是氫和氦，直到這些元素在恒星的內部通過核聚變來產生更為復雜的元素，而出現復雜的元素是創造生命所必需的條件。核聚變的過程對一些物理常數非常敏感，特別是與強核力和電磁力強度大小有關的常數。其中，強核力是把質子和中子結合為原子核的力，它必須戰勝帶正電的質子之間的電磁斥力，才能創建出一個穩定的原子。如果強核力的強度減少超過0.5%，或電磁力的強度增加超過4%，那么就會破壞恒星內形成碳元素的聚變過程，這樣類似地球的生命就無法出現。

萬有引力常數

如果萬有引力常數變大一點，即引力強度變大一點，那么宇宙中的恒星都會是更小的紅矮星（低溫，低質量的恒星），因為恒星長得太大就會因引力而發生坍縮。但是這樣的恒星太冷了，不足以支持類似地球的生命。如果萬有引力常數變小一點，那么宇宙中的恒星就會變成巨大的藍超巨星（高熱，大質量的恒星），這樣的恒星燃燒速率太快，壽命太短，生命來不及發展。事實上，萬有引力常數只要改變1040分之一，那么我們的太陽就會發生悲劇。

定律的復雜性

科學家們還發現物理定律本身也處在一種微妙的平衡之中。如果物理定律比當前的更加復雜，宇宙可能會變得異常混亂，例如每一顆恒星、行星都遵循自己的一套標準，那么智能生命可能無法在這種混亂中進化出來。而簡單的物理定律可能會導致宇宙過于整齊劃一，那些靠概率出現的事情——比如20多億年前地球上的兩個單細胞生物發生了合并，科學家認為這導致了復雜的真核生物的出現——可能永遠不會發生。我們的宇宙正泰然自若地處在這兩個極端之間。

面對這樣一個完美的宇宙，人們很容易得出這樣的結論：宇宙是被精確調整過的，使得恒星、行星以及人類能誕生出來。但這種觀點直接違背了哥白尼原理——宇宙和我們在其中的位置遠談不上特別，而是很普通的。

為了應對這一矛盾，一些宇宙學家提出了所謂的“人擇原理”，認為我們的宇宙之所以看起像是專為我們存在而特別調整過的，其實是一種選擇性偏差：如果不是這樣，我們就不會在這里去觀察這個宇宙。其他的宇宙學家則轉向了多重宇宙這個概念，認為我們的宇宙只是無數中的一個，每個宇宙都可以有著獨特的物理定律和物理常數。與人擇原理類似，我們之所以發現處在這樣的宇宙中，只不過是因為我們只能出現在類似這樣的宇宙之中。

不管我們如何解釋宇宙為何如此特別，感謝這些物理常數是理所應當的。所以，讓我們懷著感恩之心面對這個宇宙吧。