宇宙六元素：探索宇宙的六个数字

数学定律是宇宙结构的基础。不仅原子，连人类、恒星和星系都受到数学定律的影响。原子的大小、质量、种类和相互作用力决定了现实世界的化学组成。天文学家研究的行星、恒星和星系受到引力的控制。所有这些事情都发生在一个不断膨胀的宇宙中，在“大爆炸”发生时宇宙特性就已经定型。

科学发展就是辨识自然界模式和规律的过程。理论物理学家致力于将物理定律纳入一个统一的公式或几个数字中。尽管这方面还有很多工作要做，但已经取得了显著成果。本书介绍了关于宇宙的六个重要数字，涉及到基本自然力、宇宙的大小和结构，以及空间的属性。

第一个数字是N，它代表了一个重要巨大的数字，其值为10^36。N是通过将原子结合的静电力除以原子之间的引力得到的商。如果N减少了一些零，将只有一个寿命短暂的微型宇宙，其中的生物体会比昆虫小，也没有足够的时间进化。

第二个数字是ε，它的值为0.007。ε决定了原子核的稳定性以及地球上所有原子的构成。它控制了来自太阳的能量，还决定了恒星将氢转化为元素周期表中其他元素的方式。恒星内部的反应产生了碳和氧等元素，金和铀相对较少。如果ε的值是0.006或0.008，就不会有生命存在。

第三个数字是宇宙常数Ω，它代表了宇宙中的物质数量，包括星系、弥散气体和暗物质。Ω可以告诉我们宇宙中引力和膨胀能量之间的关系。如果比值远高于某个“临界值”，宇宙就会瓦解；如果比值太低，就不会形成星系或恒星。宇宙的初始膨胀速度似乎经过了精确的调谐。

第四个数字是λ，它测量了1998年最重要的科学发现：一种以前未预料到的力，即宇宙的“反引力”。它控制着宇宙的膨胀，尺度小于10亿光年时很难察觉到它的影响。随着宇宙变得越来越暗、越来越空，λ注定会取代引力和其他力，占据主导地位。幸运的是，λ非常微弱（理论物理学家对此感到惊讶）。否则，它的力量将阻止星系和恒星的形成，甚至在起源之前阻止宇宙的演化。

第五个数字是常数Q。所有宇宙结构（恒星、星系和星系团）的种子都形成于“大爆炸”中。宇宙的结构取决于常数Q，即两种基本能量的比值，大约为1/100000。如果Q远小于这个值，宇宙将是死寂且无序的；如果Q远大于这个值，宇宙将充满暴力，被巨大的黑洞主导，恒星或太阳系无法存在。

最后一个关键数字是空间的维度D，值为3。如果D是2或4，生命就不可能存在。虽然时间是第四维，但与其他维度不同，因为它有一个固有的方向，只能向未来前进。在黑洞附近，空间弯曲得极度厉害，光线会形成一个圆圈传播，时间也会停止。此外，在接近“大爆炸”的时间和微观尺度上，空间将显现出10维的基本结构，被称为“超弦”物质的振动和和谐。

这些数字可能存在某种联系，但目前我们无法从一个数字的值中推导出另一个数字的值。我们也不知道是否存在一个基本理论，可以将这六个数字联系在一起，或者使它们唯一确定。我强调这六个数字，因为它们在宇宙中起着至关重要且各不相同的作用，共同决定了宇宙的演化方向和潜力。其中三个数字与大尺度宇宙有关，现在可以通过测量得到任意精度。

这六个数字构成了构建宇宙的“秘方”，它们的值对构建出的宇宙具有特别精确的影响。如果其中任何一个数字的值不正确，恒星就不会形成，生命也不会出现。这种调节是残酷的现实还是巧合，或者是一个仁慈的造物主的意愿？我认为都不是。在这些数字的不同组合中，可能存在无数其他的宇宙，其中大多数要么夭折，要么是无生命之地。只有在这六个数字正确组合的宇宙中，人类才有机会出现（因此我们能意识到自己的存在）。这一认识让我们可以从新的角度来理解当前的宇宙、人类在其中的位置以及相关物理定律的性质。

这个宇宙从一个简单的起点开始，只需要几个数字就可以决定，经过不断的变化，演化成如此复杂的结构（只要这些数字经过适当的调谐）。接下来，我们将跨越所有尺度来审视这些结构：从原子到星系。

书名：《六个数》 译者：高晓鹰 出版社：天津科学技术出版社