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人類原則是科學中最具爭議性的概念之一。對某些人來說,它是對現實本質的深刻洞察;對其他人(包括我自己)來說,它是一種「科學的投降」,使我們無法找到真正的答案。
以下是對誰編纂了它、它如何變化以及為什麼它仍然是現代物理學的「宴會上的幽靈」的深入探討。
1. 起源:對哥白尼的反應(1973)
這一原則由澳大利亞天體物理學家布蘭登·卡特於1973年正式編纂。
這一背景是諷刺的:卡特在克拉科夫舉行的慶祝哥白尼500歲生日的研討會上提出了這一原則。
背景:哥白尼因「哥白尼原則」而聞名——即人類並不特別。我們不是太陽系的中心,我們在宇宙中的位置是普通和平庸的。
卡特的反擊:卡特辯稱,雖然我們在空間中的位置可能不特別,但我們在時間和複雜性中的位置是特別的。
我們不能在任何隨機的時間存在(例如,早期宇宙太熱;晚期宇宙將太冷)。因此,我們的觀察本質上受到我們自身存在要求的偏見。
他創造了兩個版本,這兩個版本至今幾乎讓所有人感到困惑,因為名稱有些誤導……
2. 原則的層次
弱人類原則(WAP)
定義:「我們必須準備考慮到我們在宇宙中的位置必然是特權的,以至於與我們作為觀察者的存在相容。」
翻譯:「選擇偏見。」如果你用一個有2英寸孔的網子釣魚,你可能會得出「海洋中的所有魚都大於2英寸」的結論。
WAP提醒我們,我們就是那個網。
狀態:通常被接受為邏輯常識。它解釋了為什麼宇宙已有138億年歷史——這需要這麼長的時間讓碳在恆星中煮熟並演變成物理學家。
強人類原則(SAP)
定義:「宇宙必須具備那些屬性,以便在其歷史的某個階段內發展出生命。」
翻譯:「目的。」這暗示著宇宙是被設計或迫使產生我們的。它暗示著沒有觀察者的宇宙在物理上是不可能的。
狀態:高度爭議。它在神學和目的論(目的的研究)邊緣搖擺。
3. 擴展它的「先知」
雖然卡特開始了這一切,但其他人將其擴展成今天的哲學巨擘。
巴羅與提普勒(編纂者)
1986年,宇宙學家約翰·巴羅和法蘭克·提普勒撰寫了這一領域的「聖經」:《人類宇宙學原則》。他們編纂了每一個允許生命存在的物理「巧合」。然而,他們也引入了更激進的版本:
最終人類原則(FAP):他們主張,一旦智能信息處理存在,它將永遠不會消亡。它最終將接管宇宙並達到「奧米伽點」(本質上成為上帝)。
批評者的回應:著名科學作家馬丁·加德納評論了他們的書,並殘酷地將FAP重新命名為「完全荒謬的人類原則」(CRAP)。
約翰·惠勒(量子觀察者)
傳奇物理學家約翰·惠勒(他創造了「黑洞」這個術語)提出了參與性人類原則(PAP)。
他將人類原則與量子力學結合在一起。由於量子系統(如薛丁格的貓)在被觀察之前存在於狀態的疊加中,惠勒建議整個宇宙在觀察者(我們)進化以崩潰波函數之前,存在於狀態的疊加中。在他看來,我們通過觀察宇宙創造了宇宙。
史蒂文·溫伯格(實用主義者)
諾貝爾獎得主史蒂文·溫伯格是讓人類原則在嚴謹的物理學家中變得"受人尊敬"的人。
在1987年,他利用這一原則預測了宇宙常數(暗能量)的值。當時,大多數理論家認為它是零。溫伯格辯稱,如果它太高,星系將無法形成。他計算出一個"允許生命的範圍"。
當暗能量在1998年被發現時,其值正好落在溫伯格的人類原則窗口內。這仍然是人類原則推理的最大成功。
4. 現代衝突:"景觀"
今天,辯論的焦點是弦理論,它預測了10^500個不同的宇宙(景觀)。
反人類原則陣營(例如,大衛·格羅斯、保羅·斯坦哈特):他們厭惡這一點。他們認為科學的工作是預測獨特的結果。如果你的理論說"任何事情都可能發生,而我們只生活在那個有效的宇宙中,"他們辯稱你已經放棄了科學。他們稱之為一種"病毒",阻止物理學家尋找更深層的答案。
支持人類原則陣營(例如,倫納德·薩斯金德):他們辯稱這只是成熟。正如哥白尼意識到地球不是唯一的行星,我們必須意識到我們的宇宙不是唯一的真空。他們認為"景觀"是最終答案:物理法則是局部環境變量,而不是普遍真理。
人類原則迫使我們在兩個不舒服的現實之間做出選擇:
1. 巧合/設計:我們以1比10^120的機率中獎(意味著驚人的運氣或創造者)。
2. 多元宇宙:我們只是無限張票中的一張。我們贏了因為總得有人贏,但數十億其他宇宙卻輸了。
目前,標準模型 + 弦理論強烈指向第2種情況。
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