人择原理(3)
同样是Weinberg,在1987年用人择原理计算了宇宙学常数的可能值,发现最可能的宇宙学常数不会超过临界密度的100倍,“预言”了10年以后宇宙学观测的结果。
他用的方法很简单,如果要求类似人类这样智慧生物存在,我们就得要求星系的存在。星系形成是研究得比较多的学问,一般认为星系在红移小于10以下形成的,引起这种非线性成团的扰动可以追溯到红移在1000左右时的密度涨落。一个正的宇宙学常数的效果是斥力,如果宇宙学常数过大,远远大于密度涨落的话,涨落永远不会发展到非线性,从而星系不能形成,这就提供了宇宙学常数的上限。
如果我们叫真,还必须研究智慧生物出现的前提,这样才能比较“精确”地计算宇宙学常数的条件概率。到目前为止,在人择原理的宇宙学常数计算中,只假定智慧生物出现的概率与星系中重子物质的比例成正比。这只是一个假定,我们可以问许多问题,为什么暗物质在智慧生物的出现过程中不起任何作用?智慧生物的出现真的与重子物质成正比,而不是一个非线性关系? 第二个问题的确值得问,仅就人类来说,我们身上的重元素来自于超新星爆发的结果,超新星爆发生成的重元素真的与星系中的重子比重成正比?等等。
我们还可以问更多的问题。比如,整个宇宙中的重子数比例是一个固定不变的数,还是在不同宇宙中不同?有的问题可以很哲学化,如何定义智慧生物?什么样的智慧生物能能够研究物理?在研究物理的智慧生物中什么样的智慧生物可以理解广义相对论,如此才知道宇宙学常数的存在?
计算人择原理给出宇宙学常数的概率分布需要一个前提,就是存在许多不同的宇宙,其中由于某种原因宇宙学常数不同。在Weinberg的计算中,还假定在我们宇宙的宇宙学常数附近,不同宇宙出现的概率与宇宙学常数无关。Weinberg作出这个假定的的理由是我们的宇宙学常数比任何其他有量纲的常数都要小得多。可以想象很多种可能使得这个假定不成立,例如Hartle-Hawking的量子宇宙波函数“预言”所有的宇宙中的宇宙学常数都等于零,这个分布是一个函数分布。
最近的所谓string landscape似乎满足Weinberg的平坦条件,就是说当宇宙学常数足够小时,宇宙出现的几率与宇宙学常数无关。关于string landsacpe,是另一个有趣的故事,据说美国的弦论界的资深教授们相信它的多,而年轻人相信的少。难道现在世道变了,反而是年纪大的喜欢这种“革命”,而年纪轻的更保守?我觉得这不是一个好的的解释。我的猜想是,string landscape很接近宗教,我们都知道,科学家家年纪大时有很大的宗教化倾向。:)
2005年12月8日 10:24:31
我觉得现在和过去都是一样的,年纪越大越“革命”。以前的“资深”教授晚年信仰的宗教是属于“左”的教派,比正统的科学界实际上要激进。现在,宗教不流行了,“左”的理论找不到宗教的依托而已。
2005年12月8日 16:01:58
这是很奇怪的现象,为什么美国的知识界认识都比较左,而且越老越左?我知道Strominger年轻时很左的(来中国参加过文革),现在不知道怎么样了。
据说Susskind的新书出版了,在美国看到了没有?
2005年12月9日 8:07:36
我觉得您举的宇宙年龄的例子里,由于“宇宙年龄”特指现在的年龄,而“现在”就指定了一个观测者,所以用人的存在来解释应该不涉及信仰问题吧?我觉得应该和一个人解释他父亲的年龄有多大差不多。并且,这个例子由于观测者已经指定,应该也不用考虑别的智慧生物存在的概率吧?还有,如果没有人择原理,那么怎么解释现在的各种物理常数(例如宇宙常数、时空维数等等)正好适合人的存在呢?
(我的blog上详细写了读您这系列blog的感想。)
谢谢!
2005年12月9日 8:32:52
噢,我说的信仰指的是相信多宇宙的存在以及我们的宇宙是非常非常特殊的一个。我后面会谈谈我为什么这么看。
你的父亲年龄和儿子的关系看起来似乎与人择原理一样,其实不然。父亲的年龄是因,儿子是果,物理学的因果的应用一般是由因推果,也不排除由果推因。我们也可以从祖父与祖母的结婚事件等等来推出父亲的存在,这就是由因推果了:)
人择原理的问题在于,有一些事实没有因,只有从人类(或者其他智慧生物)的存在才能理解这些事实。在多宇宙的情形,我们只推测很多很多宇宙的存在,至于我们的宇宙的存在,只是一个非常非常特殊的情况(比如说发生的概率是10^(-10^(100)))。我们知道这么小的概率等于0概率,而人类的存在使得这么小的概率实现了。Motl的一个比喻我觉得很好,他说,上帝在6000年前造出世界的概率不会比这个概率小。那么,在经济原理的指导下,我宁愿相信圣经而不相信landscape,因为后者比圣经复杂多了。
2005年12月9日 8:44:23
谢谢您的回答。不过我还不明白,用人择原理说明宇宙年龄有一百多亿年了,不就是由宇宙中要演化出生命这个结果推出来的吗(要演化出生命,就要……)?
2005年12月9日 9:11:52
我同意你对宇宙年龄的看法。
2005年12月9日 12:19:43
可以在amazon上买到,我已经定购了这本书和那本blackhole的书。不知道李老师您是怎样得到那个pdf版本的,一般来说考虑到版权问题,出版的书的pdf是很少release的。
2005年12月10日 13:08:50
[…] 李淼在他的blog上讲人择原理,已经有三个帖子了(一、二、三)。不少人加入了讨论,tririver 还在他的 blog 谈了看法。 […]
2005年12月10日 16:06:49
我无法赞成人择原则的原因在于(由强到弱)
1. 生命现象本身可以由更基本的物理理论解释,而且生命存在作为确定某些常数的依据并不比很多现象更有效。
2. 这个原则很难定量处理,它不像连续对称性,可以通过Nother定理给出守恒量。
3. 目前的讨论过于哲学化,不是一种“好的科学”。而且从历史上看,没有那个物理/数学理论是通过确立人的特殊地位而建立并完善的。相反,一种趋势是用物理、化学等理论来解释生命现象,去除生命的特殊性,比如用分子化学的方法来研究DNA结构。
2005年12月10日 21:12:07
Hui:Susskind是一个我一向很佩服的人,这一次我有点不佩服了。我觉得他看到landscape好像看到一根救命稻草一样。你们那里有他一个小兄弟,Fischler,不知道他对landscape怎么看?
2005年12月10日 21:33:00
Fischler最近身体不好,这一段时间在9楼没见过他。我不清楚他对landscape有什么具体看法,下次见到后我问问他。另外,我一月份去Stanford玩,不知道到时候能不能见到susskind。
2006年4月13日 21:37:42
[…] 今天才扫了一眼前几天的一篇关于人择原理的文章。作者声称,如果考虑到高红移的矮星系的形成(大约在左右),宇宙学常数的人择平均值比我们观测到的大3个量级,从而人择原理在置信度上被排除了。这对不相信人择原理的人是又一个好消息(我怎么会说“又”呢 ),可是我过去说过,应用人择原理时有许多不确定的因素,要证伪人择原理几乎是不可能的(参见这里),例如,这篇文章假设了宇宙学常数在领附近的分布是平坦的。 […]
2007年8月31日 22:42:12
[…] 人择原理(1) 人择原理(2) 人择原理(3) 人择原理(4) 人择原理(5) […]
2008年4月27日 16:20:32
大自然不是只有我们一个孩子,我们只是他众多的孩子中的一个,概率在无穷大面前只是一个总是做错事的乖孩子,毫无威力,当我们为10的负1000000...次方的概率惊讶地合不上嘴的时候,大自然已经让它发生了无数次了。
当人类开始认为信仰神(我们赖以存在的大自然)是一种迷信而为自己迷信科学自我陶醉的时候,人类学会书写才不过5000年,科学才不过刚刚起步,我们连自己和自己所处何方都懵懵懂懂。
人择原理,就是把自己当神看。