生命存在的条件可能取决于宇宙扩张的速度

摘要

科学家们已经知道恒星、星系以及几乎宇宙中所有东西都在越来越快地离我们远去(互相之间也在远离)。现在看来隐藏在宇宙加速扩张的速率(被称为宇宙常数的一个数学值)背后的未知力或许对于产生生命所需要的条件起到非常重要的作用,而这是人们之前未曾考虑过的。

题图科学家们已经知道恒星、星系以及几乎宇宙中所有东西都在越来越快地离我们远去(互相之间也在远离)。现在看来隐藏在宇宙加速扩张的速率(被称为宇宙常数的一个数学值)背后的未知力或许对于产生生命所需要的条件起到非常重要的作用,而这是人们之前未曾考虑过的。

科学家们在研究被称为伽玛射线爆的大规模宇宙爆炸对行星产生的效应时得出上述结论的。他们发现当需要出现生命时,最好离你的邻居远一点——而宇宙常数则帮助远离邻居。

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像这样的中子星融合产生伽马射线爆——能够摧毁行星或者使之不适合生存的射线束

 “当环境密度很大时,你会碰到很多爆炸,而你离它们太近了。”巴塞罗那大学的宇宙和理论物理学家Raul Jimenez说道,他是一项新研究的论文作者,“最好是位于外围地区,或者是不要有太多小星系的地方——而我们的银河系正好处在这样的地方。”Jimenez和他的团队之前已经揭示了伽玛射线爆会使生命暴露于伽玛射线下以及摧毁臭氧层,从而导致生物大规模灭绝,或者使得行星不适合生命居住。伽马射线爆的辐射集中在很细的管束之中,所以极为强大,一束这样的射线束扫过另一个星系里的恒星系统时,会摧毁其行星。他们发表在本月的《物理通讯快报》上的最新研究中,试图把这些发现应用到更大尺度的范围,并且来决定什么样的宇宙是最有可能支持生命存在的。

这是最新的和所谓的“人择原理”有关的研究:人择原理是说某种意义上宇宙参数不是这样的话,就不会有智慧生命出现。这一理论的倡导者指出,如果宇宙中的各种力比现在物理学家观测到的更强或更弱,那么构建生命基础材料——基本粒子、原子、生命所需要的长链分子等——就不会生成,宇宙就会死气沉沉或者完全的混沌。一些物理学家已经在考虑物理常数能够有多大调节余地而不至于使得宇宙变得面目全非或者不适合生命居住。但另外一些物理学家则质疑这样的研究有多大意义,是否值得。

Jimenez和他的同事们则在着手于大尺度方面的人择原理。他们用一个计算机模型来模拟不同速度的宇宙扩张和加速。然后他们测量不同的宇宙常数会如何影响宇宙的密度,重点考量其对于倾泻于恒星和行星的伽玛射线爆的影响。

他们的结论是,我们的宇宙正好有正确的宇宙常数。现在的宇宙常数意味着我们宇宙的膨胀足够大使得行星暴露于伽玛射线爆的量最小化,而膨胀又小到足够形成许许多多燃烧氢的恒星得以使生命能够存在。(如果宇宙膨胀的速度再快一点的话,会让气体云不能坍缩形成恒星。)

Jimenez说宇宙的膨胀对于生成可居住世界所起的作用超出了他的预期。“令我吃惊的是你确实需要宇宙常数来清理我们所在的区域,使之更适合于我们居住。”

除了表明我们银河系以及银河系以外能够适合生命存在之外,这一发现还提供了解决宇宙学中最大谜团的新的宝贵的线索:为什么宇宙常数正好就是它现在这样,伦敦帝国学院的ICIC(Imperial Centre for Inference and Cosmology)总监、宇宙学家Alan Heavens说。

Heavens解释说,理论上宇宙常数可以比现在的宇宙常数高出几百个数量级,也可以是零(这样宇宙就不会加速膨胀)。但这不是宇宙学家们所观测到的那样。“宇宙常数这么小,但又不是零,这是宇宙学中真正的一个谜。”他说,并且补充道,现在的宇宙常数正好符合产生能够观测这一宇宙常数的智慧生命的条件。

加拿大滑铁卢理论物理圆周研究所的理论物理学家Lee Smolin是怀疑人择原理的,他说这篇论文所提出的观点比较新颖,读第一遍的时候他看不出有什么明显的错误。“之前我从未听说过这一观点,所以他们提出一个新观点是应该被赞扬的。”

不过他补充道,目前为止所有真正的人择观点不是有谬误就是落入循环论证。例如,许多人择观点只是在生命发展过程中的一个时间点挑选一个对其有利的变量,如果一次考虑几个变量的话,就会得出不同的结论。

Jimenez说下一步要研究伽玛射线爆是否真的像科学家们所认为的那样对生命是毁灭性的。他的团队工作只表明暴露在大规模的射线爆下几乎确定会摧毁行星的臭氧保护层。“这会对生命造成灾难吗?”他说,“我认为会的,但是生命的恢复能力或许比我们想像的更强大。”

作者:Ilima Loomis
翻译:无穷的探索

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