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人择原理

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人择原理
原理
导致微调宇宙 编辑
  提示：此条目页的主题不是人工选择或人本。

人择原理（英语：Anthropic principle；或人存定理），是关于物质宇宙必须与能观测它的有意识生命相匹配的哲学理论，亦即可以被观测到各种自然参数的宇宙，它的这些参数必须能使有意识的生命出现和存活，否则观测行为无从发生；若承认多元宇宙理论，这就意味如果某个宇宙所具有的自然参数无法催生有意识生命，那它的这些参数就永无被观测到的可能。有些支持者提出人择原理解释了宇宙的年龄和为什么物理常数能够保证有意识生命的存活。所以他们也认为这个宇宙能给予智能生命（可观测者）存活的那么高的标准是一件正常的事情[1][2]。

约翰·D·巴罗和法兰克·迪普勒给出的强人择原理（SAP）指出宇宙存在的某些机能的协调性最终会导致智慧生命的涌现。而有些以布兰登·卡特为首、对SAP持有批评态度的人给出了弱人择原理（WAP），指出表面上的微调的宇宙往往是选择偏差（英语：selection bias）所带来的（尤其是幸存者偏差）。比如，只有那些最终有能力为生命提供良好生存条件的宇宙中能有生命，且这些生命能观察宇宙并给出调和性的解释。多数情况，这个对多重宇宙论的争论，应该在统计出宇宙总体的数量以及从这些中找出有选择偏好（我们作为观察者所在的宇宙协调性）后才能给出结论。

理论由来

在1973年的纪念哥白尼诞辰500周年的“宇宙理论观测数据”会议上，天体物理学家布兰登·卡特首次提出了这个理论。他的论文中明确阐述的人择原理，并与哥白尼原理对立。哥白尼原理否认了人类在宇宙中的特殊地位，正如同哥白尼所主张，地球并不是宇宙的中心，而太阳也只是一颗位于典型银河系的典型恒星。卡特的论文《大数重合与宇宙论中的人择原理》包含了下列陈述：“虽然我们所处的位置不一定是‘中心’，但不可避免地，在某种程度上处于特殊的地位。”（IAUS 63 (1974) 291）。[3]

支持者及不同版本

人择原理的支持者提出，我们之所以活在一个看似调控得如此准确，以至能孕育我们所知的生命的宇宙之中，是因为如果宇宙不是调控得如此准确，人类便不会存在，更遑论观察宇宙。

若任何一个基本物理常数是跟现在的有足够的差异，那么我们所知的生命便不能存在，更不会有智慧生物去思考宇宙。有论文指出，（弱）人择原理能解释精细结构常数、宇宙的维数、和宇宙常数等物理常数。

我们需要分辨人择原理的弱、强、最终和其他版本，因为字眼上的些微变化便会令含意产生巨大的不同。人择原理的主要版本有：

《韦氏字典》给出了下列定义：被观测的宇宙的环境，必须允许观测者的存在。

强人择原理（Strong anthropic principle，SAP）
  • Barrow和Tipler提出的强人择原理的版本是“宇宙必须具备允许生命在其某个历史阶段得以在其中发展的那些性质。”
  • 另一版本的强人择原理仅仅是古典设计理论披上了现代的宇宙学外衣。它暗示生命的产生是宇宙形成意图的一部分，而自然法则和基本常数都被设定为保证我们所知的生命得以产生。（"The Rejection of 帕斯卡的赌注"）
最终人择原理（Final anthropic principle，FAP）
  • 包含智慧的资讯处理过程一定会在宇宙中出现，而且，一旦它出现了就不会灭亡。[4]
  • 马丁·加德纳在对Barrow和Tipler著作的评论中嘲笑了人择原理的这一最终版本，以“完全荒谬人择原理”（Completely ridiculous anthropic principle）为题：“生命将会掌握所有的物质和力量，不止在一个宇宙，而是在所有逻辑上可能存在的宇宙；生命将会传播到逻辑上可能存在的所有宇宙的每一个角落，而且将会储有所有逻辑上可能被理解的、无限的知识。”

在卡特最初的定义中，弱人择原理仅仅涉及到确定的“宇宙学”参数，即我们在宇宙中空间和时间上的位置，而没有牵涉到后来属于强人择原理的基本物理常数的值。他同样也只是提到“观测者”而不是“碳基生命”。不过这些模棱两可的话却是导致无休止的对于各种版本人择原理误解的原因。

智慧设计的支持者声称得到了强人择原理的理论支持。一方面，多宇宙理论或称为多选择宇宙理论的存在是基于另一些理由，而弱人择原理提供了一个貌似正确的理由，来解释我们宇宙的良好秩序。假定存在可以支援智慧生命的宇宙，那么实际上这种宇宙必定存在，而我们的宇宙无疑也是其中之一。然而，多选择的智慧设计并不仅限于多选择宇宙理论的假定。不过有些进化论的支持者同样声称得到了人择原理的理论支持，例如Ikeda及Jefferys（Ikeda and Jefferys (2006) （页面存档备份，存于互联网档案馆））就认为人择原理是表面上支持实际上否定了智慧设计。（discussed in more detail under fine tuning）。

人择宇宙哲学原理

巴罗和蒂普勒详细地阐述了看起来无法相信的巧合，这些巧合使我们的宇宙具有特色，并使我们人类进化。他们认为只有人择原理能搞清楚这大量的巧合的意义。无论是原子的能量级还是弱核力的精确力量都好像是为了适应我们的生存。宇宙中碳基生物的存在可能与一些引数参数值有关，假设这些参数值变化很少，那碳基生物就可能不存在了。尽管巴罗和蒂普勒的作品属于理论物理学，它仍然讨论了化学和地质学的多种相关话题。

在1983年，布兰登修正了他1974年的论文，强调人择原理最初只是要提醒天体物理学家和宇宙学家若因观察者的生物本性而设想适合人类生存的种种自然条件，天文学和宇宙学的资料解读将会出现错误。反过来，卡特还警告发展生物学家，当他们解读观察报告的时候也要考虑天文学和宇宙学的因素。由此，卡特总结，介于对于宇宙年龄的最好估计（当时是150亿年，现在是137亿年），发展链可能只允许一个或两个的低可能链。A.Feoli和S.Rampone（"强人择原理是否太弱" 1999）介于宇宙的大小和可能的星球数量，认为有更多的低可能链的数量和生命的出现以及随后的进化需要智慧设计不太相符。

观察宇宙论和量子引力理论的最新著作使得人们对于人择原理重新感兴趣。量子引力试图把其他的力量统一到引力上。然而，一旦有了有前途的理论，这些理论却又会出现问题，那就是基本物理常数是不受限制的。这种观察的诱导更多地来自于对于数量的精确估计，比如说是宇宙密度。最近对于宇宙的密度估计是0.3，同时宇宙论里从这个估测中预测了一个和这个0.3几乎差不多的结论。

对于人择理论有了些不一样的选择，大多数存在一些乐观的理论认为万有理论最终会被发现，这个学说联合了宇宙中所有的力量，通过获取所有颗粒的特性而获得。万物学说包括了M-理论和量子引力的多种理论，虽然所有的这些理论都被认为是演绎性的。另一种就是李·斯莫林的宇宙论的自然选择模型，这也被认为是多重宇宙，这个理论认为如果这些宇宙和我们的宇宙有相同的性质的时候，那么这些宇宙就会更丰富。这也能在加德纳和他的“利己主义生物宇宙学学说”中见到。

有关批评

有些人批评一些形式的人择原理，他们争论人择原理中估计生命的化学本质是碳的化合物和液体水是一种诉诸无知。（有时候被称为碳沙文主义或生物化学），允许碳基生物进化的物理常数的界限也预想的要少了很多限制。（Stenger 2000）

弱人择原理的支持者和反对者都批评他是一种赘述。它陈述的不是些容易理解的东西而是些琐碎的真理。人择原理的讨论暗暗假设了，若我们有能力思考宇宙学，那么一些基本的物理常数只能落在特定的区间。批评者认为这简直赘述了一个事实，那就是“如果事情本来就是不同的，那它就是不同的”。如果这种批评是成立的，那么弱人择原理就理所当然变得没有意义了。因为这就意味着宇宙为了使我们能存在来思考它，它就必须要使自己变得让我们生存。Peter Schaefer否认了这种观点，他认为虽然弱人择原理是讲的大家都知道的道理，但却不能推翻它，因为人们不能因为这个理论本来就是对的就驳斥这个理论。还有，很显然，人择原理中强调的因果关系的方向是错误的。人类进化是为了适应当前的宇宙、宇宙常数和所有的一切，而不是宇宙适应人类，那就是说是因为我们适应了宇宙，宇宙却不是专门为了适应我们的。

强人择原理的批评者认为它既不是可试验的也不是可证伪的。FAP在最终人择原理中被详尽的讨论了。巴罗和蒂普勒（1986）认为虽然最终人择原理是一个站得住脚的物理学观点，它也还是“和道德价值非常接近”。

霍金认为我们所处的宇宙并不如人择原理的拥护者所说得这般“特别”。他认为有98%的可能，一个宇宙大爆炸会产生同我们一样的宇宙。然而，诸如霍金所使用的这些方程式是否能得出这样的结论，什么样的宇宙可被称为是“和我们一样”，这些问题在科学上都是重要的。

霍金的波函数（一些关于数学方程的物理意义的争论就连作者本人薛定谔都不能理解）陈述了宇宙在与比它先出现的事物没有联系的情况下是如何形成的，也就是说，它是怎样从零产生的。然而，从2004年起，这个理论就在不断地被争论，而且，正如霍金在1988年所写的，“是什么打破了这种平衡从而创造了一个宇宙去解释它们？……为什么宇宙要不遗余力地去打扰现有的东西？”“从无到有”是形而上学的一个根本问题。

人择原理的偏见与推论

在2002年，尼克·博斯特罗提出：“有没有可能把观察选择效应总结成简单的表述？”他认为这是可能的。但是，许多人择原理是非常令人疑惑的。特别是一些从卡特的重要论文中得到灵感的，虽然是不错的，但是他们太缺乏说服力，不能作为真正的科学作品。尤其是我认为现存的一些方法不允许任何由同时代的宇宙学理论中得到的观测结果，尽管这些理论根据经验显然能被而且已经被天文学家检验著，一种更充分的关于观察选择效应该如何加以考虑的政策才能够打破这种方法上的鸿沟。

他的自我选样假定是“你必须把自己想像成一个适合的参考组中的随机观察员”，在我们不知道自己在宇宙中所处的位置，甚至不知道我们是谁的前提下，他引申了人择原理偏见和人择原理推论。这也许还能够成为克服多种认知偏见的方法，这种认知偏见限制了人类天生的观察以及运用数学了解宇宙模型的能力，这在数学认知科学中也有提到。

人择原理与弦理论

参见：弦理论

弦理论预示著有很多可能的宇宙，被称为背景或是真空。真空也常被称作“弦景观”（string landscape），李奥纳特·苏士侃认为有了很多的真空的存在时的人择原理的推论变得非常有力。另一些人，特别是大卫·格罗斯、Lubos Motl、Peter Woit，认为这是没有预言性的。在关于弦景观的论文中，史蒂文·温伯格提出人择原理是现代科学的“转捩点”。[5]

参阅

备注

  1. ^ Anthropic Principle. [2017-08-14]. （原始内容存档于2012-04-28）. 
  2. ^ James Schombert, Department of Physics at University of Oregon. [2017-08-14]. （原始内容存档于2011-09-27）. 
  3. ^ 卡特并不是第一个创造人择原理的人。比如，罗伯特·H·迪克在1957年写道：“现在的宇宙年龄并不是一个偶然的，而是基于生物的事实的……（物理常数的改变）会阻止人类的存在来考虑这些问题。”（迪克1957，"等效原理和弱相互作用"Rev. Mod. Phys. 29: 355)阿尔弗雷德·罗素·华莱士早在1903年就预期了若人择原理：“我们所知的存在于我们周围的这个大而复杂的宇宙也许已经完全的被要求了……为了能够创造一个世界，使得包括人类在内的生物井井有条地发展。（华莱士1912，人类在宇宙中的地位：256-7）。也许卡尔马克思的历史唯物主义理论也在回应若人择原理：“人类历史最初的前提当然是人类个体的存在。因此，首先要确定的是人类个体的物理组织和他们剩余的自然的逻辑上一致的关系。（德国意识形态chpt. 1. （页面存档备份，存于互联网档案馆））
  4. ^ Barrow, John D.; Tipler, Frank J. The Anthropic Cosmological Principle. Oxford University Press. 1988. ISBN 978-0-19-282147-8. LCCN 87028148. 
  5. ^ Steven Weinberg. Living in the Multiverse journal = arXiv.org e-Print archive. 7: 45–53. 2002.
    arXiv:hep-th/0511037
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参考资料

外部链接

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