第八章 统一理论
统一理论
现代物理学的纪元始于20世纪初发生的两场革命。一是相对论引发的革命，它在20世纪宇宙学的发展中起了主要作用；另一场巨变是量子力学的诞生。但相比而言，量子物理学对宇宙学的意义至今还不清楚。
量子的世界
在量子理论的世界里，每个实体都有双重性质。传统的物理学使用两个不同的概念来描述不同的自然现象，它们是波和粒子。量子物理学告诉我们这两个概念在微观世界中并不是毫无联系。我们曾经认为是粒子的物质有时可能表现出波的性质，曾认为是波的现象可能有时表现出粒子的性质。光像是一种波。我们可以用棱镜和透镜产生干涉和衍射效应。麦克斯韦给出一个方程对光进行数学描述，这个方程被称为波动方程：光的波动性质可以通过这个理论来预测。另一方面，普朗克的热物体辐射研究显示，光也表现出被称作“量子”的类似离散包的特性。他犹豫地称这些量子可能为粒子。实际上是爱因斯坦在他获得诺贝尔奖的光电效应理论中，正式提出光其实是由粒子构成的。这些粒子后来被称为“光子”。但是物质怎么能既是波又是粒子呢？我们必须承认，这两个概念中的任意一个都无法对我们的现实世界进行确切的描述，它有时像波有时像粒子。
我们来打个比方，一个中世纪的修道士在完成第一次非洲之旅后回到修道院。在旅途中他遇到一只犀牛，他要把这件事讲给他那些心存疑惑的修士弟兄们听。由于他们中间没有一个人亲眼见过像犀牛这样的奇异动物，他必须用比喻来解释。他说犀牛在某些方面像一条龙而在另一些方面像独角兽。于是修士们就可想象出这种动物的相貌。但是龙或独角兽在自然界都不存在，而犀牛却是存在的。这与我们的量子世界相似：现实世界既不是由理想化的波也不是由理想化的粒子描述的，但是这些概念可以让我们了解物质的某些具体特征。
尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）于1913年成功地将能量是以离散包（即量子）形式存在的思想运用到描述所有原子中最简单的氢原子，以及原子物理和核物理的其他方面。原子和分子中离散能级的存在是光谱研究的基础，而光谱被应用到天体物理以及法医学等多个领域，它对哈勃发现星系退行起了关键作用。
不确定的宇宙
对能量（以及光）量子化特性的认知只是现代量子力学革命的开端。但直到20世纪20年代，薛定谔（Schrödinger）和海森堡（Heisenberg）的研究工作才最终阐明了光的波粒二相性。在这之前的那些年中，光子虽然被认为是存在的，但是无法将其与光的波动性协调起来。20世纪20年代建立在波动力学上的量子物理理论出现了。在薛定谔的量子理论中，所有系统的特性都用一个波函数（常称为ψ）来描述，ψ随着一个方程演化，这个方程被称为薛定谔方程。波函数ψ依赖于时间和空间。薛定谔方程描述了波在时间和空间的波动。
但光的粒子性又是怎样的呢？答案是量子波函数不能描述电磁波一类的波，这类波被认为是存在于空间某一点随时间波动的物理实体。量子波函数描述的是一种“概率波”。量子理论认为，在整个体系中唯一已知的是波函数：在特定的时刻我们不能确切地知道粒子的位置，而仅能推断其出现在某个位置的概率。
波粒二相性的一个重要方面是测不准原理。在物理学中有许多地方都会用到它，但是最简单的应用是关于粒子的位置和速度。海森堡的测不准原理称我们不能知道彼此独立的某个粒子的位置和速度。位置知道得越清楚，对速度就越不了解，反之亦然。如果能确切地知道其位置，则其速度就完全不可知了。如果精确地知道它的速度，该粒子就无法定位。这个原理是定量的，不仅适用于位置和动量，也适用于能量和时间以及其他的共轭变量对。
真空可以产生短暂存在的粒子，这些粒子在不确定性原理控制的时标上时而存在，时而消失，这是能量－时间不确定性原理的重要结果。这就是粒子物理学家期望真空拥有能量的原因。换言之，应该有一个宇宙学常数。唯一的问题是不知道怎样计算它。目前对它的最好假设也太大，超过100阶的量级。但是宇宙不确定性的思想已经取得了非常显著的成功；它被认为是小的原始密度扰动存在的原因，这些扰动正是宇宙结构形成的开始。
根据牛顿物理学，宇宙的运动是确定的，如果在一个给定的时间，我们知道一个系统中所有粒子的位置和速度，我们就能预测这些粒子在后续时间的表现。在量子力学中这一切都变了，因为粒子行为的不可预测性原则是量子力学理论的基本组成部分，所有的推导都需要借助于概率的计算。
对这种概率方法的解释引起了相当大的争论。例如，在一个系统中一束粒子射向两个相邻的狭缝。因为“概率波”穿过两个狭缝，对应这种情况的波函数ψ显示了一个干涉图案。如果粒子束功率足够大，它所含的光子数目也很大。统计上讲，光子应该按照波函数规定的概率落在狭缝后面的屏幕上。由于狭缝造成了一个干涉图案，屏幕将显示出复杂的亮暗带，波的相位有时叠加，有时抵消。这是似乎是合理的，假设我们降低粒子束的功率，可以在任意时刻只让一个光子通过狭缝。每个光子的到达都可以在屏幕上检测到。在足够长的时间内做这个实验，在屏幕上就得到一个图案。尽管每次只有一个光子穿过这套装置，屏幕仍会显示干涉条纹的图案。在某种意义上，每个光子必须在离开光源的时候变成波，穿过两个狭缝发生干涉，然后又变回光子，停留在屏幕上一个确定的位子。
那么这是怎么回事呢？很明显，每个光子都停在了屏幕的一个特定位置。此时我们知道光子的位置是确定的。这个粒子的波函数在此刻做了什么呢？按照所谓的哥本哈根解释，波函数收缩并集中到一个点。不管何时做这个实验，这种情况都会发生，而且可得到确定的结果。但是在结果出现之前性质是不确定的：光子确实不知道要通过哪个狭缝，它处于一个“混合”状态。测量活动改变了波函数，也因此改变了现实。这使许多人开始揣测我们的意识和量子“现实”之间的相互作用。是意识引起了波函数收缩吗？
“薛定谔的猫”佯谬对这个难题作了著名阐述。想象在一个封闭的房间里有一只猫，房间里还有一瓶毒药。瓶子安在一个设备上，当量子事件出现时，如一堆放射性物质发射一个α粒子，该设备会将瓶子打碎而毒死猫。如果瓶子碎了，猫立即就会死去。大多数人会认为在一特定的时刻猫或者活着，或者死去。如果严格地按照哥本哈根的解释，猫在某种程度上同时处在这两种状态：猫的波函数将两种状态重叠。只有当房间打开且猫的状态被“测量”，猫才“变成”活的或者死的。
另一种解释是，在测量进行的时候没有产生任何物理变化，只是观测者知识状态发生了改变。如果断言波函数ψ代表观测者的知识的而不是真实的现实，当已知粒子处在确定的状态时，改变波函数则是没有问题的。这种观点代表了量子力学的一种解释，在某级状态下事物是可以确定的，我们只是没有足够的知识去预测。
还有一种观点是多世界解释〔1〕。它认为在实验进行的每个时刻（即一个光子穿过狭缝装置的每个时刻）原来的世界变成两个：在一个宇宙中光子穿过左边的狭缝，而在另一宇宙中光子穿过右边的狭缝。如果每个光子都是这样，实验结束会有大量平行的宇宙。在整套实验中包含了所有可能实验产生的所有可能的结果。在讨论平行宇宙之前，让我们重新回顾一下这个故事的线索。
缺失的联系
在第五章中讲了基本相互作用的标准模型。它包含的三种力都可以由量子理论来描述。第四种基本作用是引力，已经证明很难将它纳入一个统一的相互作用模型中。第一步是将量子物理并入引力理论合成量子引力理论。尽管人们在不断努力，还是无法做到。如果这步实现了，下一步就是用统一的粒子相互作用理论来统一量子引力。
具有讽刺意味的是，开创现代理论物理纪元的广义相对论成为了阻止进一步将自然界所有力纳入统一理论的羁绊。在许多情况下引力极其弱。大多数物体是通过原子间的电磁力组合在一起，这种电磁力比物体之间的引力强多个数量级。但尽管引力比较弱，它具有令人迷惑的特性，似乎抗拒着被纳入统一的量子理论中。
爱因斯坦的广义相对论是一个经典理论。同样，麦克斯韦的电磁学方程也是经典的。它们所涉及到的实体是均匀的而不是离散的，描述的是物质的确定性而不是概率。另一方面，量子物理学描述了基本的团块性质：物体由离散的块或量子组成。同样，如果掌握过去某时的足够信息，广义相对论方程使我们能够计算宇宙在未来特定时间的确切状态，因此它们是确定性的，而量子世界充满海森堡测不准原理体现的不确定性。
图28 统一理论。我们所知的低能世界的四种自然力被认为在高能时密不可分地结合在一起。将时钟拨回到大爆炸，我们首先会期望电磁力和弱相互作用统一成一种弱电力。在稍高一些的能态，弱电力与强核力统一于大一统理论中。在更高的能态，引力也将加入，形成一个万物统一理论。如果这样的理论存在，它将能够对大爆炸作出描述。
当然，传统的电磁理论在许多情况下是完全适用的，但是对于某些情况，该理论就不适用了，如辐射场相当强的情况。为此，物理学家们寻找（并最终发现）电磁学的量子理论，或者叫量子电动力学（QED）。这套理论也与狭义相对论是一致的，但不包括广义相对论效应。
爱因斯坦的方程对大多数情况的描述是准确的，我们自然希望能建立引力的量子理论。爱因斯坦自己总认为，在这个意义上他的理论并不完整，而需要更加完整的理论取代它。以经典的电磁学的失效来比拟，人们认为当引力场非常强或者长度非常短的时候爱因斯坦方程也会失效。建立这种理论的努力至今还未成功。
虽然还不清楚引力的量子理论应该包含什么，但已经有了一些有趣的推测。例如，由于广义相对论基本上是一个时－空的理论，空间和时间自身在量子引力理论中应该量子化。这表明尽管空间和时间在我们看来是连续和平滑的，但在极小尺度的普朗克长度（大约10-33厘米）上，空间更多呈复杂的块状结构，可能是水泡样的泡沫结构，且由被称为虫洞的管道相连，这些虫洞在普朗克时间（10-43秒）内不断形成并关闭。我们有理由设想，量子化的引力波（或者称之为引力子）在其他基本的相互作用中可能扮演了规范玻色子的角色，例如量子电动力学中的光子。但是直到目前为止，还没有确切的证据表明这种思想的正确性。
量子引力中微小的长度和时间尺度表明了为什么量子引力是属于理论家而不是实验科学家的领域。还没有造出任何设备，能够迫使粒子进入普朗克数量级或更小的长度区域。揭示引力的量子特性这一任务需要巨大能量。这就是为什么如此多理论家从粒子实验转向宇宙学的原因。大爆炸必须涉及普朗克尺度上的现象，所以从宇宙学中获得基础物理知识在理论上是可能的。
时间的开始
宇宙形成之初奇点的存在对大爆炸模型来说是个坏消息。它类似于黑洞奇点，是一个真实的奇点，温度和密度是无限的。在这个意义上大爆炸可以被认为是形成黑洞的引力塌缩的一种时间反演。许多物理学家认为，按照史瓦西解，宇宙学初始奇点可能是应用于大爆炸模型的爱因斯坦方程的特殊解的结果，但是现在知道事实并非如此。霍金和彭罗斯总结了彭罗斯的原始黑洞理论，显示出奇点一直不变地存在于一个满足最普遍条件的膨胀的宇宙中，物理理论在大爆炸的时刻完全失效，而令人反感的“无限”此时出现了。
有可能避开这个奇点吗？如果可能，怎么做？宇宙学初始奇点可能只是经典广义相对论推演到该理论失效处的一个结果。这是第三章中讨论黑洞的时候引用爱因斯坦的一段话。量子引力是需要的，但是没有这样的理论，而且正因为没有，我们也不知道它是否能解决宇宙的明显不合理的诞生之谜。
但还是有办法避开经典广义相对论中的初始奇点而不需要求助于量子效应。首先，可以通过提出一个不遵守霍金和彭罗斯所列条件的早期宇宙的物质状态方程来避开奇点。这些条件中最重要的是对高能态物质的一个限制，称之为强能量条件。这个条件可能被以多种方式违反，特别是在宇宙暴胀理论所预测的宇宙加速膨胀的过程中。在这个条件一开始即被违反的模型中，可以有一个“反弹”，而不是一个奇点。将时钟拨回，宇宙的尺度会缩为最小，然后再次膨胀。
图29 时－空泡沫。与量子引力相关的思想之一，认为时－空自身会变成大量沸腾的泡沫和管道，在普朗克时标上出现和消失。(https://www.daowen.com)
奇点是否可以避开仍是一个未解决的问题，而且是否能够描述出普朗克时间之前大爆炸的最早的状态也仍不清楚，至少在完善的量子引力理论建立之前这些都无法解决。
时间之方向
宇宙形成之初奇点的存在使人们对造物时刻的空间、特别是时间的性质产生了疑问。此时给出对时间的清晰定义是有益的。每个人都熟悉时间是什么，以及事件是怎样按照先后顺序排列的，我们习惯于用因果关系来描述紧跟在某些事件后面的事件。但这些只是简单的概念，我们无法深入下去。那么对时间是什么的最佳论述则是：由钟表来测量的某种事物。
爱因斯坦的相对论有效地动摇了牛顿的绝对空间和绝对时间的概念基础。牛顿认为，空间是三维的，时间是一维的，它们是绝对的，不随粒子或实验者的运动而变化，相对论物理学把时空组合成一个四维的实体，叫做时－空。在许多情况下，这个理论中的时间和空间在数学上被认为是等价的：对相同的两个事件之间的时间间隔，不同的观测者往往会测出不同的结果，但是四维的时－空间隔总是相等的。
但是爱因斯坦理论上的突破性成功往往会掩盖来自日常经验的这样一个事实：时间和空间本质上不同。我们可以去南方或北方，东方或西方旅行，但在时间上我们只能走向未来，不可能后退到过去。伦敦和纽约在同一时刻处于不同的空间位置，对此我们没有什么疑问。但没有人会说在5001年仍和现在的情况一样。我们也会说，现在我们做的会引发未来的一些事件，但是不会考虑同时发生于两个不同地点的事件间的因果关系。空间和时间真是非常不同。
在宇宙学中，大爆炸很显然具有特定的方向。但是描述它的方程在时间上是对称的。我们的宇宙正在膨胀，而不是收缩，但它可能收缩并用相同的定律描述。我们观察到的时间的方向性是否可能是因宇宙的大尺度膨胀而凸现出来的呢？霍金等人思考过，如果我们生活在一个封闭的宇宙，它最终停止膨胀而开始收缩，在收缩的过程中时间可以有效地后退。事实上，如果这种情况发生，我们就无法判断时间倒退的收缩宇宙和时间前进的膨胀宇宙的区别了。霍金曾一度确信情况只能如此，但后来改变了想法。
爱因斯坦的四维理论引出了一个更抽象的问题：描绘一个粒子在时－空中运动的整个历史的完整“世界线”〔2〕，可以通过理论计算得出。处于不同时刻的一个粒子与处于同一时刻、不同位置的两个粒子以同样方式存在。这与我们通常的想法是如此地不一致。难道我们未来已经存在了吗？所有事情都以这种方式注定了吗？
这些问题并不只限于相对论和宇宙学。许多物理理论在过去和未来之间是对称的，如同它们在不同空间位置中的对称。时间明显的非对称性怎样与这些理论调和的问题是一个艰深的哲学难题。至少还有两类物理理论提出了这个有时被称为时间之方向的问题。
一个理论是直接来自于一个看似全能的物理原理，叫做热力学第二定律。它规定了在一个封闭的系统中熵是不会减少的。熵是对系统的无序的度量，所以这个定律意味着一个系统的无序程度趋向于增加。我已经通过对我的办公室进行周期性观察试验性地对该定律进行了多次验证。第二定律是一种宏观的描述；它涉及蒸汽引擎那样的大问题，但却来源于物理理论对原子和能量状态的细致的微观描述。规定这些微观状态的定律在时间上是完全可逆的。那时间之方向性是怎么出现的？
类似于经典的热力学定律，对黑洞和引力场特性进行一般描述的一套定律也已建立。尽管与引力场相关的熵是很难定义的，这些定律似乎指出，甚至在一个收缩的宇宙，时间都是有方向性的。正是这个原因使霍金放弃了他的时间反转思想。
另一个时间之方向问题来自量子力学，它也是时间对称的，但当一个实验进行时，奇怪的现象如波函数的收缩出现了。波函数似乎只在一个时间方向上收缩，而在另一个方向上不收缩，正如上面所暗示的，这可能是解释量子力学时的一个概念性难题。
无边界的假设
空间和时间对我们来说非常不同，我们生活在远离大爆炸的低能世界里。但这意味着时间和空间一直是不同的吗？或者在引力量子理论中它们真的相同吗？在经典的相对论中，时－空是一个四维构造，三维的空间和一维的时间融合在一起。但是空间和时间不等价。由霍金和吉姆·哈特尔共同提出的一个与量子宇宙学相关的思想指出，当引力场非常强的时候，时间的这种独特性可以抹去。这个思想基于对虚数性质的巧妙运用（虚数是负1的平方根i的倍数）。这种对时间性质的修补是哈特尔和霍金的量子宇宙学无边界假设的一部分，在他们的理论中，由于时间失去了区别于空间的特殊性，时间起点的概念就变得毫无意义。这样的时－空是没有边界的。因为没有时间，也就没有大爆炸，没有奇点，有的只是空间的另一个方向。
大爆炸的观点中并没有造物，因为“造物”这个词暗示了某种“前和后”。如果没有时间，宇宙就没有开始。对大爆炸之前发生过什么的提问，就像问哪里比北极更北一样毫无意义。
应该强调的是，无边界的猜想并不被所有量子宇宙学家接受：对于宇宙开始（或者没有开始）的另一种理解已经被提出了。俄罗斯物理学家亚历山大·威令根提出了另外一套量子宇宙学，在其中有明确的造物的定义，宇宙通过量子隧道过程从无到有出现了。
统一理论
我已论述了粒子物理学家和宇宙学家努力将量子物理学和引力理论统一起来的几个领域。这些努力是朝向许多物理学家认为的科学最终目标迈出的一步。这个目标是总结出以一个方程描述所有自然界已知力的数学定律。如果你没有穿着品位的话，可能会把这个方程写在你的T恤上。
物理学的定律，有时也叫做自然定律，是物理科学的基本工具，它们由数学方程组成。这些数学方程根据前面讲过的各种基本相互作用来定义物质（以基本粒子的形式）和能量的特性。有时利用实验室获得的实验结果或对自然物理过程的观察结果来推导描述这些数据的数学规则。而有时首先在假设和物理原理的基础上建立理论，而后通过实验验证。随着我们认识的深化，表面上不同的物理定律会统一为一个有普适性的理论。前面给出的例子表明了在过去一百多年中这一思想的影响力。
但是这项研究活动的表面之下还隐含着深层次的哲学问题。例如，若宇宙早期的物理定律是不同的将会怎样？我们能够完成这项工作吗？我们的回答是，现代物理学理论实际上预测了物理定律的变化。例如，当我们回到大爆炸早期，电磁力和弱相互作用在高能态下变得难以分辨。但是定律中的这种变化本身由另一个定律来描述，即所谓的弱电理论。在大统一理论优先的尺度上弱电理论自身或许也要修正，以回到宇宙的起点。
但不管是什么基本规则，物理学家必须假设它们在大爆炸开始后就一直适用。这些基本规则只在低能态下会随时间变化。按照这个假设，他们能够建立一个宇宙热历史的完整一致图景，而这似乎不会与观测的结果有大的矛盾。这使得该假设合理，但并不能证明其正确。
另一组重要的问题围绕着物理理论中数学所扮演的角色。自然真是数学化的吗？我们制定的规则真的是一种简略的表达方式，能让我们用几页纸的文章来描述宇宙吗？物理定律是我们发现的还是创造的？物理仅是映象还是自成体系的知识领域？
还有一个比较深刻的问题与描述宇宙初始时时空的物理定律有关。例如在某些版本的量子宇宙学中，物理定律需要先于它们要描述的物理宇宙存在。这使得许多理论家采用柏拉图式的哲学思考方式。柏拉图学派认为，真实的存在属于客观存在的理想化世界而不是我们意识的不完美世界。对于新柏拉图派宇宙学家来说，真正存在的是统一理论的数学方程（尽管这仍是未知的），而不是物质和能量的物理世界。另一方面，并非所有的宇宙学家都对这种想法着迷。对那些较实际的宇宙学家而言，物理定律仅是对宇宙的简洁描述，其意义只在于它们的实用性。
为建立统一理论已做过许多尝试，包括奇异的超对称及弦理论（或甚至两者组合而成的超弦理论）。在超弦理论中，粒子不再被看成粒子，而看作在一维实体上的振动的弦。弦振动的不同模式对应着不同的粒子。弦本身存在于十或二十六维空间中。我们的时－空只有四维（三维空间和一维时间），所以其他的维必须被隐藏。可能它们被包裹得非常小而不能观测到。这个观点在20世纪80年代引起轰动后便销声匿迹，主要原因是处理这样复杂的多维物体所需技术的复杂性。随着将弦的概念推广为branes（膜）——名字来源于membrane（膜）的现实的多维物体，以及意识到事实上存在一种简单理论（称为“M-理论”）可以涵盖这种方法的各种尝试，最近这种思想开始复兴。这些想法令人兴奋但还相当不完善；弦理论至今还没有作出任何能对宇宙学产生影响的清晰预测。是否这些方法热盼的“大于大统一”能够真正实现，我们仍将拭目以待。
寻找统一理论也带来哲学上的问题。包括霍金在内的一些物理学家，将构建统一理论看成某种对上帝思想的解读，至少是揭示物理世界内在秘密的努力。另一些人认为物理理论仅仅是现实世界的一种描述，类似于一张地图。一套理论可能对进行预测和理解观测或实验结果有用，但仅此而已。目前我们对引力使用不同于电磁学或弱相互作用的理论，这或许不便但却不是很糟糕。统一理论只是一张简单地图而不是在不同情况下的不同地图。这种哲学是注重实效的。我们使用理论与使用地图出于相同的原因：因为它们有用。著名的伦敦地铁图确实很实用，但它并不是特别准确地反映了物理现实，也无需如此。
无论如何，我们不得不担心统一理论所提供解释的性质。例如怎么阐释为什么统一理论一定要是这样的理论？在我看来这是最大的问题。当量子理论本身具有非决定性时，基于量子力学的任何理论在任何意义上都会是完整的吗？再有，数学逻辑的发展已经对理论完全自恰的能力提出了质疑。逻辑学家库尔特·哥德尔证明了一个定理，说明任何数学理论都包含该理论不能证明的内容，该定理被称为不完备性定理。
人择原理
宇宙学一直是关于人类探索宇宙以及与其关系的学问。随着科学宇宙学的发展，人的作用削弱了。我们的存在看似偶然、无计划，是宇宙的伴生物。这种解释最近受到所谓人择原理的质疑，毕竟生命的存在和决定宇宙演化的基本物理之间有着深刻的联系。布兰登·卡特（Brandon Carter）首次提出将“人择”一词加进“宇宙学原理”以强调我们的宇宙是“特殊的”，至少在一定程度上允许智慧生命在其内部演化。
还有许多或许可行的宇宙学模型不能与人类观测者的观测一致。例如，我们知道碳和氧这样的重元素对地球生物发展的复杂化学过程是至关重要的。我们也知道恒星要经过大约100亿年的演化，才能从存在于大爆炸模型早期的氢和氦合成大量的这些元素。因此我们知道，我们宇宙的年龄不止100亿岁。如果宇宙膨胀的话，那么其大小与年龄有关，而这个思路有助于解释宇宙为什么像现在这么大。它必须足够大，因为它的年龄必须大到给人类足够时间在其中演化。这种形式的推理一般称作“弱”人择原理，它有助于我们了解宇宙由于我们的存在可能会具有的特性。
某些宇宙学家已经在更深层次寻找人择原理的扩展。弱人择原理可应用于我们宇宙的物理特性，如其年龄、密度或者温度，“强”人择原理涉及的则是这些性质演化遵循的物理定律。看来，这些基本定律要被非常精确地调整以适用于复杂的化学过程，进而允许生物的发展和最终人类的出现。如果电磁学和核物理的定律只作稍许变化，就会使化学和生物学变为不可能的。表面上，自然定律按照上述方式进行调整似乎是偶然的，因为在我们现有的基本物理的知识中，没有要求自然定律以这种方式促进生命发展的相关内容。因此这也正是我们寻求解释的东西。
某些版本的强人择原理中，推理基本上是来自设计学的论点：物理定律就应该是这样，因为它们必须适合生命的发展。这等价于要求生命存在本身即为一条自然定律，而更多我们熟悉的物理定律都从属于它。这种推理暗示宇宙是为提供适合人类生存的环境而特别设计的，这迎合了一些人的宗教思维模式，但在科学家中却相当有争议。
还有一种可能更科学一些的强人择原理版本，认为宇宙可能由一个个小宇宙组成，每个拥有不同的物理定律。这可能出自统一理论，高能对称在宇宙的不同部分以不同的方式被打破。显然人类只能在其中一个适合有机化学和生物学发展的小宇宙中演化，所以我们不应该奇怪其中基本的物理定律具有特殊属性。这多少能够解释上面提到的自然定律令人惊讶的性质。这种观点并非来自“设计”的理念，因为物理定律从一个小宇宙到另一个小宇宙会随意地发生变化。
这一版本的人择原理不可避免地受到争议，但它至少涉及了“怎样”和“为什么”的区别。宇宙学是否能解释宇宙为什么要如此这般，仍需拭目以待，但是我们在理解宇宙发生了什么和怎样发生的问题上已经有了长足的进步。
注释
〔1〕多世界解释也叫平行世界理论。
〔2〕由于一个粒子在任何时刻只能处于一个特定的位置，它的全部“历史”在这个四维空间中是一条连续的曲线，这就是所谓的“世界线”。
