宇宙真的被微调了，我们的存在就是证明

枣强公用号

图注：当我们在山顶上看到一个球在山顶上不稳定地平衡时，这似乎是我们所说的微调状态，或者一种不稳定的平衡状态。一个更稳定的位置是球在谷底的某个地方。每当我们遇到经过微调的物理情况时，我们有充分的理由寻求以物理为动机的解释。

当你以最大的尺度评估宇宙中的东西时，只有一个物质力：引力。虽然粒子之间存在的核力和电磁力比引力强很多，但强许多数量级，但它们无法在最大的宇宙尺度上竞争。宇宙是电中性的，一个电子可以抵消宇宙中每个质子的电荷，而核力是极短的，无法超出原子核的尺度。

当涉及到整个宇宙时，只有引力才重要。宇宙以它在整个历史中的速度膨胀——而不是以另一个速度——仅出于两个原因：我们的引力定律和宇宙中存在的所有形式的能量。如果事情与实际情况稍有不同，我们就不会存在。

图注：这个岩层在科罗拉多州发现，它有一个尖顶的岩石。如果你发现另一块大岩石在它上面平衡，那将是一个不稳定平衡的例子，这是一个你不可能自然发现的现象。如果这种形成存在，很可能会导致这种不太可能的配置。

想象一下，你在地球上遇到一个又细又高的岩石尖塔。如果你把另一块大石头放在这个尖顶上，你会期望它会翻倒，或者从一边掉下来，最终翻滚到山谷里。如果你期望岩石在这样的结构中保持完美的平衡是不现实的，一个重而巨大的物体在这种情况保持不稳定是符合物理规律的。

当我们遇到这种意想不到的平衡时，我们称之为不稳定平衡的系统。当然，在山谷底部而不是在尖顶找到重质量在能量上会更有利得多。但偶尔，大自然让我们吃惊。当我们发现众所周知的巨石平衡在不稳定的平衡，我们讨论一个微调的问题。

图注：这个岩石层，被称为在拱门国家公园的平衡岩石，似乎是在不稳定的平衡，仿佛有人堆叠在那里，并平衡它完美，很久以前。然而，这不仅仅是一个巧合，而是潜在的地质和侵蚀过程的结果，导致了我们今天所看到的结构。

微调是一个易于理解的概念。想象一下，我要求你选择一个介于1到1，000，000之间的数字。你可以选择任何你想要的，所以去做吧。

选择介于 1 和 1，000，000 之间的数字：您选择的任意数字。

我也会做同样的事。

好了，我有我的，你有你的。

现在，在我向你透露我的数字，你向我透露你的数字之前，让我告诉你我们要做什么。我们将取我的数字，一旦我们透露它，我们将从你的数字中减去它。然后，我们将我们得到的东西和我们实际期望的比较，这将教会我们如何微调。

图注：在此页上，将显示一系列 5 位随机数（介于 1 和 100，000 之间的数字）。任何两个随机数字彼此非常接近的几率非常小，而任意两个数字之间的差异不仅很大。也是一个5位数的数字，都相当不错。

我的数字是651，229。当你从你的数字中减去它，不管它是什么，下面是一些我们期望的东西。

差值很有可能产生一个 6 位数的数字字。差异产生负数的几率高于平均水平，但大约 1 比 3 的机会，我们得到一个正数。只有非常非常小的可能性，差异将是一个3 位数字或更少的数字。如果我们的数字完全匹配，那很可能有一个很好的理由，比如你有灵力，你以前读过这篇文章，或者你先偷看，事先知道我的数字。

如果这两个数字之间的差异与数字本身相比非常非常小，这就是微调的例子。这可能是一个罕见的，随机的，不太可能的巧合，但你最初的怀疑是，有一些根本原因，为什么发生这种情况。

图注：通常，当有两个大数字时，取其差异，其差异将与原始数字的幅度相同。如果你从福布斯亿万富翁榜单中随机挑选出两位亿万富翁，你会认为他们的净资产之间的差别至少会达到数亿美元；发现这两个值几乎相同，将是相当令人惊讶的。

如果我们回到膨胀的宇宙，这就是我们所处的情况：宇宙似乎被大大地微调了。

一方面，我们有宇宙最初膨胀的速度，接近大爆炸。另一方面，我们也有早期存在的所有物质和能量形式的总和，包括：

辐射中微子正常物质暗物质反物质和暗能量

爱因斯坦的广义相对论给我们提供了膨胀率与其中所有不同形式能量的总和之间的复杂关系。如果你知道宇宙是由什么构成的，它最初开始膨胀的速度有多快，我们可以预测它将如何随着时间而演变，包括它的命运。

图注：宇宙的预期命运（前三幅插图）都与宇宙相对应，物质和能量共同对抗初始膨胀速率。在我们观测到的宇宙中，宇宙加速度是由某种暗能量引起的，这是迄今为止无法解释的。所有这些宇宙都受弗里德曼方程的支配，这些方程将宇宙的膨胀与宇宙中存在的各种物质和能量联系起来。这里有一个明显的微调问题，但可能存在潜在的物理原因。

一个物质和能量过多、膨胀速率过高的宇宙会在短时间内重新崩溃；一个物质和能量太少的宇宙，甚至在形成原子之前，就会被湮灭。然而，我们的宇宙不仅没有重新坍塌，也没有产生原子，即使在大爆炸后约138亿年的今天，方程的两面似乎完全平衡。

如果我们把它推回一个非常早期的时间——比如说，在热大爆炸后一纳秒——我们发现，不仅双方必须平衡，而且它们必须平衡到精确的平衡。宇宙的初始膨胀速率和宇宙中所有不同形式物质和能量的总和不仅需要平衡，而且需要平衡到20个以上有效数字。这就像猜测1到1，000，000个数字，连续三次与我一样，然后预测16次连续掷硬币翻转的结果。

图注：如果宇宙物质密度略高（红色），它将被关闭，并且已经重新坍塌;如果它只是一个稍微低的密度（和负曲率），它会扩大得更快，变得更大。大爆炸本身没有解释为什么宇宙诞生的那一刻的初始膨胀率如此完美地平衡了总能量密度，没有空间曲率和完全平坦的宇宙空间。我们的宇宙在空间上显得完全平坦，初始总能量密度和初始膨胀速率相互平衡，达到至少20+个有效数字。

如果我们考虑我们所能想象到的所有随机可能性，自然发生的可能性在天文上是很小的。

当然，宇宙真的就是这样诞生的：在宇宙中所有的东西和初始膨胀率之间实现完美的平衡。我们有可能以我们今天的方式看待宇宙，因为这种平衡一直存在。

但是，如果是这样的话，我们不愿意简单地以面值来假设。在科学中，当面对一个我们无法轻易解释的巧合时，我们可以把它归咎于我们物理系统的初始条件的想法，类似于放弃科学。从科学的观点来看，试图提出这种巧合发生的原因要好得多。

图注：弦图可能是一个充满理论潜力的迷人想法，但它无法解释为什么如此精细调整的参数（如宇宙常数、初始膨胀速率或总能量密度）的值具有他们做。不过，理解为什么这个值会呈现出它所特有的价值，这是一个微调的问题，大多数科学家认为，这个问题有一个出于物理动机的答案。

一个选择——如果你问我，最坏的选择——就是声称有几乎无限数量的可能结果，以及几乎无限数量的可能宇宙，其中包含这些结果。只有在我们可能存在的宇宙中，我们才能存在，因此，我们存在于一个有我们观察到的特性的宇宙中也就不足为奇了。

如果你读了那篇文章，你的反应是，"循环推理是什么，"“恭喜您”。你是一个不会被基于人择原理的论点所吸引的人。宇宙可能真的会以任何方式存在，而我们生活在一个事物是它们的方式（而不是其他的方式）的地方，但是这并没有给我们任何科学的东西。相反，诉诸人为推理意味着我们已经放弃了这个谜题的科学解决方案，这是可以争辩的。

图注：我们可以想象各种可能存在的宇宙，然而即使我们执行物理学定律，仍然需要基本常数来准确确定我们的宇宙如何行动和演变。大量的基本常数需要描述我们所知道的现实，而科学还不能解释为什么它们有它们所值的价值。

然而，一个好的科学论证可以做到以下几点。

它将提供一个机制，创造这些条件，似乎微调到我们。该机制还将作出与不存在该机制所产生的预测不同的额外预测，并可对其进行测试。

第二个条件就是将非科学论点与科学论点分开。如果您所能做的就是对问题的初始条件进行请求，您将无法进一步测试您的方案是否进一步。其他宇宙可能存在，但如果我们无法观察它们，并确定它们是否具有与宇宙相同的初始条件，则不存在科学价值。

另一方面，如果宇宙的一些预先存在的阶段创造了这些初始条件，同时也做了更多的预测，我们将具有一些巨大的科学重要性。

图注：膨胀导致空间呈指数级增长，这很快就会导致任何预先存在的弯曲空间出现平坦。这种平坦度，当应用于可观测的宇宙时，将在观测到的膨胀速率和给定空间体积中存在的能量总量之间产生平衡。

如果在尖顶找到一块不稳定平衡的巨石，分层岩石的地质侵蚀——沉积岩的不同层对元素有不同的密度和敏感性——可能是原因。测量不同石层的各种特性，并尝试在模拟环境条件下如何侵蚀这些“宝石”，是下一级的关键测试。

在宇宙的能量平衡中，膨胀率似乎与总能量密度完全匹配，像宇宙膨胀这样的概念是完美的理论候选。膨胀将使宇宙变平，产生与膨胀率相匹配的能量密度，然后当通货膨胀结束时，大爆炸的初始条件将被建立。此外，膨胀还作出额外的预测，这些预测可以通过实验或观察来测量，从而将情景置于我们所要求的严格的科学检验之下。

图注：膨胀期间发生的量子波动在宇宙中被拉伸，当膨胀结束时，它们变成密度波动。随着时间的推移，这导致了今天宇宙中的大规模结构，以及CMB中观察到的温度波动。诸如后的新预测对于证明拟议微调机制的有效性至关重要。

每当我们遇到一个无法解释的现象，其中两个看似不相关的物理量完美或几乎完全匹配，我们有责任寻求一个解释。也许结果确实是巧合，但如果我们找不到任何其他科学解释，那只能是我们得出的结论。关键是要挑出新的和独特的预测，可以放在实验或观察测试；没有它，我们的理论性尝试将仍然脱离现实。

事实上，我们的宇宙在膨胀速率和能量密度之间（今天、昨天和数十亿年前）之间有着如此完美的平衡，这一事实表明，我们的宇宙确实得到了精心调整。对在膨胀情景中产生的密度波动的频谱、熵、温度和其他特性进行可靠的预测，并在宇宙微波背景和宇宙大规模结构，我们甚至有一个可行的解决方案。进一步的测试将决定我们目前的最佳结论是否真正提供了最终的答案，但我们不能只是把问题推开。宇宙真的被微调了，我们的存在就是我们需要的证明。

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原文地址：今日头条