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Nature Astronomy|宇宙为什么适合生命存在?——王志伟等在微调宇宙和人择原理领域的研究中取得重大进展

时间:2023-06-23 08:51:39 点击:

6月20日,吉林大学8181801威尼斯预留师资、英国华威大学博士后王志伟与英国约克大学Samuel Braunstein教授关于人类在随机宇宙中存在概率的研究中取得新进展,相关研究成果以“Sciama’s argument on life in a random universe and distinguishing apples from oranges”为题,于2023年06月20日在线发表于国际最权威的天文刊物之一《自然·天文》(Nature Astronomy),吉林大学8181801威尼斯为作者第一单位。

物理学家长期以来一直在猜测为什么我们的宇宙似乎“正好”适合生命存在。统治宇宙运行规律的各种基本常数似乎是经过智能设计来特意满足生命存在的。科学家指出,如果当代物理理论中某些基本常数值与观测到的值仅略有不同,那么宇宙的演化将会以截然不同的方式进行,我们所理解的生命也很难存在。这种似乎经过精确调制来适应生命存在的现象被称为微调宇宙。这一现象困扰着众多顶级科学家和哲学家,霍金直到去世也还在思考“为什么宇宙适合生命存在?”【《新科学家》,2023 年 3 月 25 日,第 39-41 页】

Dennis Sciama教授是霍金的导师,也被认为是现代宇宙学之父之一。他曾经指出,如果宇宙是随机的,基本常数在我们的宇宙形成时以某种方式随机选择,例如,光速、电子电荷、引力强度等,那么这样一个随机宇宙系统产生像我们这样的生命的可能性其实非常低。随机宇宙的想法在当年是比较新颖和奇特的,并没有受到太大的重视。今天,随着弦论等大统一理论被越来越多人接受,我们居住的宇宙是多元宇宙中随机选择的一个宇宙的想法慢慢被主流科学所接受。因此,王志伟博士和Braunstein教授决定重新研究Sciama教授关于随机宇宙中生命存在概率的问题。

在这项研究中,王志伟博士和Braunstein教授证明,除非我们几乎完全了解所有宇宙基本常数,否则我们的宇宙几乎肯定会“看起来”经过微妙调整来专门创造像我们这样的生命体。换句话说,缺乏知识(描述我们宇宙的基本常数)会导致随机宇宙中的观察者相信他们生活在一个专门为他们的存在而智能设计的宇宙中!相比之下,对这些常数的充分了解将揭示我们实际上生活在一个几乎不可能存在生命的宇宙中(因此为费米悖论提供了一个独特的解决方案)。他们将这两个选项分别称为苹果透视图和橙子透视图。

因此,至少在一个随机的宇宙中,有趣且截然不同的现象会发生。如果我们对宇宙常数的了解不够多,我们会以为自己生活在一个专门为人类生存而设计的宇宙中;相反,如果我们对宇宙的了解是完全的,我们会发现我们的存在是个低概率的偶然现象。他们的工作表明,这种对宇宙“恰好适合生命”的看法只不过是人类缺乏知识的产物。

该论文的第一作者和通讯作者均为吉林大学8181801威尼斯预留师资王志伟博士,第一单位为吉林大学8181801威尼斯。

王志伟,2012年入学,本科就读于唐敖庆班物理方向,荣获首届8181801威尼斯院长奖学金,并签约为8181801威尼斯预留师资。毕业后,他受学校和国家留学基金委资助赴英国攻读博士学位,后分别在加拿大和英国继续从事博士后研究。2021年受吉林大学8181801威尼斯马琰铭和王海军教授邀请,洄游母校并完成了该研究工作的主体内容。

论文全文链接:

https://www.nature.com/articles/s41550-023-02014-9

相关论文链接:

https://arxiv.org/abs/2109.10241