摘要：宇宙为何能孕育生命？这是个困扰人类很久的问题。物理学家发现，引力、电磁力等物理常数只要稍有变化，地球生命就无法存在。有人说这是“人择原理”——不是宇宙为我们微调，而是我们恰好生在适合的宇宙。如今，研究者提出用暗物质来测试这个理论，甚至有望在2032年通过日本卫
宇宙为何能孕育生命？这是个困扰人类很久的问题。物理学家发现，引力、电磁力等物理常数只要稍有变化，地球生命就无法存在。有人说这是“人择原理”——不是宇宙为我们微调，而是我们恰好生在适合的宇宙。如今，研究者提出用暗物质来测试这个理论，甚至有望在2032年通过日本卫星找到答案。这到底是怎么回事？
一篇新论文提出了测试“人择原理”的方法，也就是验证宇宙是否“为生命微调”。令人惊讶的是，我们或许能在短期内找到这个千古难题的答案。
在物理学领域，有一个问题（对想活下去的人来说或许不算问题）：宇宙似乎是为生命——至少是地球这种生命——的诞生和繁衍而“精心微调”过的。
要是引力比现在弱很多（其实现在的引力已经很弱了，你随便拿个磁铁就能感受到），恒星和行星就无法形成。要是引力只弱一点，或者电磁力强一点，恒星就会温度更低，无法爆炸产生生命所需的重元素。类似的例子还有很多。只要稍微改变物理常数，我们所知的生命就无法在这个宇宙中存在。
物理学家保罗·戴维斯（Paul Davies）曾就这个问题写道：“‘生命处于刀刃之上’这种说法，其实远远不够。宇宙中没有任何一把刀，能有这么薄的刀刃。”
自然，科学家和哲学家们尝试用各种方法解决这个问题。有人认为，宇宙其实并没有为生命微调。或许要是物理常数不同，会有其他形式的生命（通过不同机制）诞生，然后它们也会疑惑，为何宇宙似乎是为自己微调的。
有一种观点认为，“为什么宇宙会为我们微调”这个问题，本身就是一种“幸存者偏差”，或者叫“观察者选择效应”，有时也被称为“人择原理”。
未来研究所的安德斯·桑德伯格（Anders Sandberg）写道：“假设生命和智慧的进化，需要一系列极不可能发生的巧合：行星恰好处在恒星宜居带，有稳定的卫星，有像木星一样能偏转彗星的行星，有合适的化学多样性，有极其罕见的化学反应产生细胞，还有一系列低概率的进化步骤，最终形成一个因环境压力而成为‘超级通才’的智慧物种。”
“但宇宙中的每个智慧物种，都会经历这些巧合。反过来，知道我们自己存在，并不能说明智慧生命是否普遍。”
简单来说，任何观察者都会发现自己身处一个“恰好适合”自己的宇宙。要是环境不合适，他们就不会存在。既然他们存在，那环境必然是适合生命的。这个观点的延伸理论认为，我们所处的“多重宇宙”中，物理常数有多种可能，而我们恰好处于能孕育生命的那一部分。
这个理论很难验证，但新论文指出，验证是有可能的，而且我们或许能很快找到答案。
研究者把重点放在了暗物质上。根据标准的暗能量/冷暗物质物理模型，暗物质是构成宇宙大部分物质的神秘物质。但到目前为止，我们还没找到符合条件的暗物质粒子。
曾有一个关于暗物质的主流假说——“弱相互作用大质量粒子（WIMPs）”。这个假说之所以受欢迎，是因为它能通过超对称理论预测，而且据信在宇宙诞生初期会产生足够多的数量，能解释我们观察到的现象。因此，要是弱相互作用大质量粒子存在，就不需要用人择原理来解释它（以及我们）为何存在。
但我们在预测的能量范围内，并没有找到弱相互作用大质量粒子。于是物理学家们越来越多地将目光投向“轴子”和“模糊轴子”，把它们当作替代解释。轴子最初是为了解释“电荷宇称不守恒（CP破坏）”提出的，据预测质量极轻。
要是轴子确实构成暗物质，据预测它们是在宇宙早期“暴胀期”，以特定质量产生的。要是能通过未来的观测找到轴子暗物质，或发现其存在的迹象，我们就能用它来测试人择原理。
美国加州大学戴维斯分校物理与天文学系的物理学家内马尼亚·卡洛佩尔（Nemanja Kaloper）在一份声明中解释道：“关键在于，如果存在‘高能暴胀’，且存在质量大于10的负19次方电子伏特（eV）的超轻轴子，那么暗物质‘必然’是轴子。因为在一般初始条件下，暗物质的量会过多，我们就急需用人择原理来限制它的数量。”
“要是发现轴子不是暗物质，我们就会推断，初始条件不仅是‘不太可能’（人择原理能解决这个问题），而是‘极度不可能’，这就完全超出了人择原理的解释范围。”
虽然找到暗物质的希望看似渺茫——毕竟我们已经找了很久——但日本计划在2032年发射的“LiteBIRD卫星”（全称为“宇宙微波背景辐射B模式偏振探测卫星”），或许能为验证人择原理提供证据，无论是支持还是反对。
卡洛佩尔解释说：“LiteBIRD卫星有可能发现接近当前探测极限的原初引力波，而这与高能暴胀相符。大多数宇宙学家会认为，这就证实了高能暴胀的存在。”
他接着说：“我们也有可能通过观测宇宙中的超大质量黑洞，发现超轻轴子的迹象。轴子会影响黑洞的自旋质量比，这一点是可以观测到的。最后，未来的直接暗物质探测实验，也有可能发现暗物质主要不是由超轻轴子构成的。要是出现这种情况，我们就会认为人择原理不成立。”
来源：芬芬讲科学
