宇宙的六個神奇數字

數學定律是宇宙存在的基礎支柱。我在這里所說的宇宙不僅是原子，還包括了星系、星球及人類。原子的性質——也就是指它們的大小、質量、種類以及把它們結合在一起的力——決定了我們生活其中的世界的化學性質。原子之所以能存在，就是依賴深藏于它們之中的力與粒子。天文學家研究的天體——行星、星球及星系等，都受到重力的控制、管轄。每一件事物都在擴張中的宇宙舞臺上演出，但是在大爆炸最初發生的時候，這個舞臺的屬性就已經銘刻于內了。

科學的進展，在于找尋出自然界中的模式及規律性，并以此把愈來愈多的現象歸納在一般的類別與定律之內。理論家的目標是，把物理定律的精髓濃縮進一組只有少數數字的統一方程式中。他們還有不少路要走，可是進展卻相當驚人。

六個數字

這里我來描述六個現在看來特別重要的數字：其中兩個牽涉到基本的力；另兩個數字定出我們宇宙的大小與整體的結構，并決定這個宇宙是否能永遠繼續下去；還有兩個數字則決定空間的性質。

1、N。宇宙這么廣大的原因就在于自然界中的關鍵性大數字N，它的值為10³⁶。這個數字量度的是把原子拘束住的靜電力強度，等于靜電力除以原子間重力的商(即這兩種力的強度比率)。如果N少掉幾個零，那么就只有壽命很短的小型宇宙能夠存在，沒有生物能長得比昆蟲還大，也沒有充分的時間能讓生物演化。

2、ε。另一個數字ε，值約為0.007，它決定了原子核被拘束的緊密程度，以及地球上的原子是如何制造出來的。它的值不但控制太陽能量釋放的功率，而且對恒星如何把氫遷變成周期表中所有元素的影響更大。在我們的宇宙中，碳與氧較為普遍，而金和鈾則相對稀少，原因在于恒星中發生的事。如果ε的值是0.006或0.008，我們就不可能存在了。

3、Ω。Ω量度的是我們宇宙中物質的含量，如星系、彌漫氣體以及暗物質。它描述了宇宙中重力和擴張能之間的相對重要性。如果相對臨界值來說這個比率太大，宇宙早就已經塌縮了；如果太小，星系及星球則無從形成出來。這樣看來，宇宙一開始的擴張速率似乎就受到很精密的調整。

4、λ。我們能量度的第四個數字λ，是1998年科學界最大的新聞。這是未曾預期到的一種新的力——宇宙反重力，它管轄宇宙的擴張。雖然在小于10億光年的距離內，它沒有任何能被觀測出的效應；但在我們的宇宙變得更暗淡及更空虛時，它注定會比重力及其他的力更為重要。對我們來說很幸運(但對理論家來說很驚奇)的是，λ的值很小，否則后果就是阻止星球及星系的形成。也就是說，宇宙的演化在尚未開始時就會被遏止了。

5、Q。所有宇宙結構，包括星球、星系及星系團等，它們的種子在大爆炸的時候就都被種下了。我們宇宙的結構就依賴Q這個數字，它代表的是兩種基礎能量的比率，值約為十萬分之一。如果Q的值比現在小許多，宇宙就沒有生氣，也沒有結構(如星系等)；如果Q的值再大許多，宇宙就會變成極端險惡的地方，沒有星球或太陽系可以幸存，整個宇宙都會被巨大的黑洞占滿。

6、D。許多世紀以前，我們就已經知道這第六個關鍵性的數字，但直到現在我們才以新的視角來審視它。這個數字就是我們空間的維數D，它的值等于3。如果D的值為2或4，生命就不可能存在。現在普遍認為時間是第四維，可是它和其他的維度斷然不同，因為它有方向，也就是說我們只能朝未來移動。在黑洞的附近，空間被扭曲到使得光能繞圓圈走，從而讓時間留駐。再者，在宇宙誕生之初以及在微觀世界中，空間的構造有可能顯示出更深遠的潛在結構——在十維空間的舞臺上物體的振動及諧振，這稱為超弦。

也許在這些數字之間有某種關聯。可是此時，我們無法從這些數字中預測出其他任何數字，我們也不知道是否有“萬有理論”最終能把這些數字用一個公式聯在一起，或者用這個公式可以獨一無二地確定某個數字的值。我特別強調這六個數字，是因為在我們的宇宙中，每個數字都有它獨特及關鍵性的角色，而且它們一起決定了宇宙如何演化；再者，只有在最近，我們才開始對其中的三個數字(和宇宙的大規模構造有關)進行精確的量度。

這六個數字構成了制造宇宙的“秘方”。宇宙的演化過程很容易受到這些數字的影響，如果其中的一個數字沒有調好，就沒有星球出現，也沒有生命。這些調整是非理性的事實，還是一種巧合?或者是慈善的創世者的美意?我的意見是二者皆非。很可能存在有無限個宇宙，但這六個數字的數值各不相同。大多數的這種宇宙可能都已成為死胎，或無生命存在，我們只能在有“恰好組合”的宇宙中出現(因而我們現在很自然地在這里出現)。這種認知能給我們帶來對于我們的宇宙、我們在這宇宙中的地位以及對物理定律本質的新看法。

如果宇宙中這六個數字經過適度的調整，擴張宇宙就能演化為現在這樣錯綜復雜、具有系統組織的宇宙。令人驚奇的是，它的始點卻能簡單到只用幾個數字來闡明。讓我們把這個舞臺的場景布置好，先從原子到星系看一看各種不同尺度中的結構。