海底探探|“我们的存在”与“宇宙的存在”( 二 )
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我们知道碳12的质量 ， 知道恒星中如斯丰硕的氦核和氢核的质量 。 最简朴的形成碳的方法是获取三个独立的氦-4原子核 ， 将其核聚变在一起 。 氦-4的原子核中有两个质子和两个中子 ， 因此很难想象将它们三个聚变在一起会得到碳12 ， 从而产生我们宇宙所需的碳 。
三个氦原子核相结合的质量太大 ， 无法有效产生碳12 。 当两个氦-4核聚变在一起时 ， 会在约10^-16秒里天生铍-8 ， 然后衰变回两个氦核 。 假如温度足够高 ， 偶然会有第三个氦-4原子核 ， 但产生碳12的能量全都会错 ， 能量太多 。 这种反应不能为我们提供宇宙所需的足够碳 。
闻名天体物理学家弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）在人择原理基础上 ， 意识到宇宙需要一种从氦气中制造碳的途径 。 他提出 ， 假如碳12原子核处于激发态 ， 则在更高的能量下更接近于三个氦-4原子核的剩余质量的总和 ， 该反应就会发生 。
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五年后 ， 核物理学家、1983年贝尔物理学奖获得者、威廉·福勒（Willie Fowler）发现了这个被称为霍伊尔状态的核状态 ， 正如霍伊尔所预言的那样 ， 他发现了形成碳的氦-3过程 ， 是三重氦原子核（α粒子）转换成碳原子核的过程 。
2. 宇宙真空能量是什么样的
人择原理的另一次成功应用是理解宇宙真空能量是什么样的困难 。 在量子场论中 ， 可以计空缺的空间的能量：被称为空间的零点能量 。 假如去除掉一个空间区域中的所有粒子和外部场 ， 即无质量、无电荷、没有光、无辐射、无引力波、无时空弯曲等 ， 则留下空缺的空间 。
但是 ， 这个空缺空间仍将包含物理定律 ， 即意味着仍将包含遍及整个宇宙的波动的量子场 。 假如尝试计算该空缺空间的能量密度 ， 得到了一个荒谬的值 ， 这个值相称地大 。 显然 ， 从该计算中得出的谜底是错误的 。
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那么什么是准确的值呢？仍旧不知道如何计算 ， 但闻名物理学家、1979年诺贝尔物理学奖获得者、史蒂文·温伯格（Stephen Weinberg） ， 巧妙地使用了人择原理 ， 计算了人类可能达到的上限 。 即使宇宙中所有物质和辐射都没有 ， 空缺空间的能量决定了宇宙膨胀或收缩的速度 。 假如膨胀或收缩速率太高 ， 将永远无法在宇宙中形成生命、行星、恒星、甚至分子和原子等 。
宇宙中存在有星系、恒星、行星甚至是人类的事实 ， 可以对宇宙中可能存在的真空能量设置不凡的限制 。 温伯格的计算表明 ， 它必需至少比量子场论计算获得的值小118个数量级 ， 即10^118倍 。
1998年 ， 科学家第一次丈量了这个数字：它比原来量子真空的猜测小120个数量级（10^120倍） ， 即在没有必要工具来执行获得谜底所需的计算 ， 人择原理使我们非常接近这个数字 。
【海底探探|“我们的存在”与“宇宙的存在”】人择原理新的定义
就在几天前 ， 闻名宇宙学家、理论物理学家、数学家、约翰·巴罗（John Barrow）去世 。 他与闻名数学物理学家、宇宙学家、法兰克·迪普勒（Frank Tipler）合著了一本名著：《人择宇宙原理》 。 在书中 ， 他们将人择原理重新定义为以下两个陈述：
1. 所有物理和宇宙学量的观测值并非均等 ， 它们的取值受以下前提的限制：必需存在可以进化碳基生命的场所 ， 以及宇宙必需足够大以使其能够生存；2. 宇宙必需具有那些使生命在历史的某个阶段得以发展的特性 。
从表面上看这两个陈述好像等效 ， 但它们加起来大不相同 。 人择原理最初所提出的是：“宇宙之所以是这样 ， 乃是由于我们的存在”；而现在是：“宇宙必需答应基于碳的聪明生命 ， 并且假设宇宙中必需答应生命存在发展 。 ”
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