當(dāng)一個(gè)恒星的氫開(kāi)始被用盡時(shí)情況改變。當(dāng)那發(fā)生時(shí)，恒星的核塌縮直至其中心溫度升至大約1億度開(kāi)爾文。在那些條件下，核相互間如此頻繁遭遇，使得一些鈹核在有機(jī)會(huì)衰變之前即和一個(gè)氦核碰撞。那時(shí)鈹可和氦融合形成碳的一種穩(wěn)定的同位素。可是那個(gè)碳到形成能享受一杯波爾多葡萄酒，拋耍燃燒的保齡球木瓶，或者詰問(wèn)有關(guān)宇宙問(wèn)題的那類(lèi)化合物有序結(jié)合還有很長(zhǎng)的路要走。為了諸如人類(lèi)的生命能存在，碳必須從恒星內(nèi)部被移到更友好的鄰近。正如我們說(shuō)過(guò)的，那就是，當(dāng)恒星在它的生命循環(huán)的終點(diǎn)作為超新星爆發(fā)，拋出碳和其它重元素時(shí)完成了這一步，拋出的這些后來(lái)凝聚成一個(gè)行星。
碳創(chuàng)生的這一過(guò)程被稱為三阿爾發(fā)過(guò)程，因?yàn)椤鞍柗Ｗ印笔巧婕暗暮ね凰氐暮说牧硪粋€(gè)名字，而且這個(gè)過(guò)程需要它們中的三者(最終)融合在一起。通常的物理預(yù)言，通過(guò)三阿爾法過(guò)程產(chǎn)生碳的速率應(yīng)該是非常小的。注意到這一點(diǎn)，1952年霍伊爾預(yù)言一個(gè)鈹核和一個(gè)氦核的能量之和必須與要形成的碳的同位素的某一量子態(tài)的能量幾乎精確相等，這種情景稱為共振，它極大地提高了核反應(yīng)的速率。那時(shí)還不知道有這種能級(jí)，然而在霍伊爾建議的的基礎(chǔ)上，加州理工學(xué)院的威廉否勒探索并找到了它，為霍伊爾關(guān)于復(fù)合核如何被創(chuàng)生的觀點(diǎn)提供了重要支持。
霍伊爾寫(xiě)道：“我不相信任何考察此證據(jù)的科學(xué)家會(huì)得不出推論，核物理定律是顧及到它們?cè)诤阈莾?nèi)部產(chǎn)生的后果而被有意設(shè)計(jì)的。”在那個(gè)時(shí)候，無(wú)人有足夠的核物理知識(shí)，得以理解由這些精確物理定律導(dǎo)致的何等的意外運(yùn)氣。可是，近年物理學(xué)家在研究強(qiáng)人存原理的有效性時(shí)，開(kāi)始詢問(wèn)如果自然定律不同的話，宇宙會(huì)變得什么模樣。我們今天可以創(chuàng)造電腦模型，它能告訴我們?nèi)柗ǚ磻?yīng)率如何依賴于自然的基本力的強(qiáng)度。這種計(jì)算顯示，只要在強(qiáng)核力的強(qiáng)度上哪怕改變百分之0.5，或者電力改變百分之四，就會(huì)在每個(gè)恒星中要么幾乎毀滅全部碳，要么毀滅全部氧，因而毀滅了我們所知的生命的可能性。只要改變我們宇宙的那些規(guī)則一點(diǎn)，我們存在的條件就消失了！
人們檢查在一定的方式改變了理論物理時(shí)產(chǎn)生的模型宇宙，能夠系統(tǒng)地研究物理定律這些改變的效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不僅是強(qiáng)作力和電磁力的強(qiáng)度是為我們的存在而量身定做的。在我們理論中的大多數(shù)基本常數(shù)顯得在以下意義上都被仔細(xì)微調(diào)，如果它們哪怕被適量改變，宇宙就會(huì)是定性上不同，在許多情況下不適合于生命發(fā)展。如果其它核力，例如弱力弱得更多，那么在早期宇宙所有的氫都會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楹ぃ蚨淮嬖谡：阈牵蝗绻鼜?qiáng)大得多，爆發(fā)的超新星就不會(huì)噴出外殼，因而就不能在星際空間撒下行星撫育生命所需的重元素的種子。如果質(zhì)子只要更重百分之0.2，它們就會(huì)衰變成中子，使原子不穩(wěn)定。如果構(gòu)成質(zhì)子的夸克種類(lèi)的質(zhì)量總和只要改變小到百分之十，那么我們由之組成的穩(wěn)定的原子核就要少得多；事實(shí)上，夸克的質(zhì)量和似乎對(duì)于大量穩(wěn)定核的存在似乎大致是最佳的。
如果人們假定對(duì)于行星生命之演化幾億年的穩(wěn)定軌道是必須的，那么空間維度的數(shù)目也被我們的存在所固定。那是因?yàn)椋鶕?jù)引力定律，只有在三維時(shí)，穩(wěn)定橢圓軌道才有可能。在其它維中，圓周軌道是可能的，但正如牛頓擔(dān)心的，那些是不穩(wěn)定的，除了三維的任意維甚至一個(gè)小干擾，諸如那些由其它行星的拉力產(chǎn)生的會(huì)迫使行星脫離其圓周軌道，并使之要么旋入或旋離太陽(yáng)，這樣我們要么被烤死要么被凍死。還有在多于三維時(shí)，兩體間的引力會(huì)減弱得比在三維時(shí)更快。在三維時(shí)，當(dāng)距離加倍時(shí)引力下降到1/4。在四維時(shí)，下降至1/8，在五維時(shí)，下降到1/16，等等。因而，在多于三維時(shí)，太陽(yáng)不能在一種穩(wěn)定的狀態(tài)存在，即其內(nèi)部壓力平衡引力的吸引。它要么會(huì)分裂，要么會(huì)塌縮形成一個(gè)黑洞，任何一種后果都不會(huì)讓你開(kāi)心。在原子的尺度，電力的行為和引力一樣。那意味著原子中的電子要么會(huì)逃離，要么旋進(jìn)核去。在任一種情形下，如我們所知的原子是不可能的。
能夠支持智慧觀察者的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)似乎是非常脆弱的。自然定律形成了一個(gè)極端仔細(xì)微調(diào)的系統(tǒng)，在不毀滅我們所知道的生命發(fā)展的可能性下，物理定律能被改變的是非常小的。若非在物理定律的精確細(xì)節(jié)上的一系列令人吃驚的巧合，人類(lèi)和類(lèi)似的生命形式似乎永遠(yuǎn)不可能形成。
最令人印象深刻的微調(diào)巧合牽涉到在廣義相對(duì)論的愛(ài)因斯坦方程中的所謂的宇宙常數(shù)。正如我們說(shuō)過(guò)的，當(dāng)他于1915年表述該理論時(shí)，愛(ài)因斯坦相信宇宙是靜態(tài)，也就是既不膨脹也不收縮。由于所有物質(zhì)都吸引其它物質(zhì)，他將一個(gè)新的反引力的力引進(jìn)他的理論，以對(duì)抗宇宙向自身收縮的傾向。這個(gè)力，不象其它力并非來(lái)自任何特殊的源，而是植入時(shí)空的結(jié)構(gòu)本身。宇宙常數(shù)描述那個(gè)力的強(qiáng)度。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)宇宙不是靜態(tài)時(shí)，愛(ài)因斯坦從他的理論中除去宇宙常數(shù)，并聲稱將其納入是他一生最大的錯(cuò)誤。然而，1998年對(duì)非常遙遠(yuǎn)的超新星的觀測(cè)指示，宇宙正在加速膨脹，若無(wú)某種作用穿透空間的排斥力不可能有這個(gè)效應(yīng)。宇宙常數(shù)被復(fù)活了。由于我們現(xiàn)在知道它的值不為零，余下的問(wèn)題便成為，為何它具有現(xiàn)有的值？物理學(xué)家創(chuàng)造了論證，解釋它如何可能因量子力學(xué)效應(yīng)而出現(xiàn)，但他們計(jì)算的數(shù)值大約比由超新星觀測(cè)得到的實(shí)際數(shù)值強(qiáng)120個(gè)數(shù)量級(jí)(或者1后面跟120個(gè)零)。這就意味著，要么在計(jì)算中使用的推理錯(cuò)了，要不然就是存在著另外某種效應(yīng)神奇地對(duì)消了計(jì)算值的一切，只剩下一個(gè)無(wú)法想象的小的微量。有一件事可以肯定，如果宇宙常數(shù)的值比現(xiàn)值大得多，我們的宇宙就會(huì)在星系形成之前自己爆炸開(kāi)來(lái)——再次——就我們所知的生命是不可能的。
我們從這些巧合得出什么結(jié)論？在物理基本定律的精確形式和性質(zhì)中的運(yùn)氣和我們?cè)诃h(huán)境因素中發(fā)現(xiàn)的幸運(yùn)是不同類(lèi)型的。它不可能被輕而易舉地解釋?zhuān)哂猩羁痰枚嗟奈锢砗驼軐W(xué)含義。我們的宇宙和它的定律顯得是一種設(shè)計(jì)，這兩者都為支持我們而量體裁制的，如果我們必須存在，改變的余地就很小。這不容易被解釋的，而且自然地引起了為何它是這樣的問(wèn)題。
很多人愿意我們利用這些巧合作為上帝工作的證據(jù)。宇宙是上帝設(shè)計(jì)來(lái)供人類(lèi)居住的觀念出現(xiàn)在幾千年以來(lái)直至現(xiàn)代的神學(xué)和神話之中。在瑪雅人武經(jīng)把神話當(dāng)作歷史的故事中的神正式宣布：“直到具有認(rèn)識(shí)才能的人類(lèi)存在，我們才為我們創(chuàng)生和形成的一切接受名譽(yù)和尊敬。”公元前二千年的典型的埃及文字陳述：“人，上帝的畜牲，已經(jīng)被很好地供養(yǎng)。他(太陽(yáng)神)為他們創(chuàng)造了天地。”在中國(guó)道教哲學(xué)家列御寇(約公元前400年)通過(guò)一個(gè)故事中人物的嘴說(shuō)道，“天之于民厚矣！殖五谷，生魚(yú)鳥(niǎo)以為之用。”
在西方文化中，舊約圣經(jīng)在其創(chuàng)生故事中包含神意設(shè)計(jì)的思想，然而亞里士多德也極大地影響了傳統(tǒng)基督教的觀點(diǎn)，他深信根據(jù)某種深思熟慮設(shè)計(jì)而運(yùn)行的智慧的自然世界。中世紀(jì)基督教神學(xué)家托馬斯·阿奎那利用亞里士多德關(guān)于自然秩序的思想論證上帝之存在。在十八世紀(jì)另一位基督教神學(xué)家甚至走到這么遠(yuǎn)，說(shuō)免子之所以有尾巴是讓我們?nèi)菀咨渲兴鼈儭啄昵熬S也納的總主教克里斯托弗·舍本恩紅衣主教對(duì)基督教觀點(diǎn)給出更現(xiàn)代的詮釋?zhuān)麑?xiě)道：“現(xiàn)在，在二十一世紀(jì)之初，面臨著諸如新達(dá)爾文主義和宇宙學(xué)中的多宇宙假設(shè)新的科學(xué)宣告，這些是發(fā)明來(lái)避免在現(xiàn)代科學(xué)中發(fā)現(xiàn)目的和設(shè)計(jì)的壓倒性的證據(jù)，天主教會(huì)將正式宣布自然的內(nèi)在設(shè)計(jì)是真實(shí)的，以再次捍衛(wèi)人性。”這位紅衣主教在宇宙學(xué)中所指的目的和設(shè)計(jì)的壓倒性證據(jù)是我們上面描述的物理定律的微調(diào)。
哥白尼的太陽(yáng)系模型是科學(xué)拒絕人類(lèi)中心宇宙的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，地球在該模型中不再占據(jù)中心位置。具有諷剌意味的是，哥白尼自己的世界觀卻是神人同形的，甚至到了這種程度，為了安慰我們，他指出盡管他的日心模型，地球幾乎處于宇宙的中心：“雖然[地球]不處于世界的中心，盡管如此，其[離開(kāi)中心的]距離尤其在和固定恒星間的距離相比較時(shí)算不了什么。”隨著發(fā)明望遠(yuǎn)鏡，在十七世紀(jì)的觀測(cè)，諸如我們的并非被一個(gè)月亮環(huán)繞公轉(zhuǎn)的僅有的行星的事實(shí)，強(qiáng)烈支持我們?cè)谟钪嬷胁痪觾?yōu)越位置的原理。在隨后的幾世紀(jì)里，我們對(duì)宇宙發(fā)現(xiàn)得越多，似乎越顯得地球可能只不過(guò)是平凡的行星。然而，現(xiàn)代發(fā)現(xiàn)了這么多自然定律的極端微調(diào)，至少可使我們中的某些人有點(diǎn)回到這個(gè)大設(shè)計(jì)是某一偉大設(shè)計(jì)者的作品的舊觀念。因?yàn)樵诿绹?guó)不準(zhǔn)在學(xué)校里教宗教，所以這類(lèi)思想被稱為智慧設(shè)計(jì)，不明說(shuō)但隱含的意義是該設(shè)計(jì)者為上帝。
那不是現(xiàn)代科學(xué)的答案。我們?cè)诘谖逭驴吹剑覀兊挠钪嫠坪跏窃S多中的一個(gè)，每一個(gè)擁有不同的定律。多宇宙思想不是發(fā)明用來(lái)解釋微調(diào)的奇跡的。它是無(wú)邊界條件還有現(xiàn)代宇宙學(xué)中其它許多理論的一個(gè)結(jié)論。然而如果它是正確的，那么強(qiáng)人存原理可被認(rèn)為有效地等同于弱的版本，將物理定律的微調(diào)放在和環(huán)境因素同樣的立足點(diǎn)上，由于它意味著我們宇宙棲息處——現(xiàn)在是整個(gè)可觀測(cè)的宇宙——只是許多個(gè)中的一個(gè)，正如我們的太陽(yáng)系是許多中的一個(gè)一樣。這意味著，多宇宙的存在可能解釋自然定律的微調(diào)，其方法和意識(shí)到存在類(lèi)似太陽(yáng)系的億萬(wàn)個(gè)系統(tǒng)，使得我們太陽(yáng)系的環(huán)境巧合變得尋常一樣。長(zhǎng)期以來(lái)，許多人將自然的美和復(fù)雜歸功于上帝，這在他們的時(shí)代似乎得不到科學(xué)的解釋。然而，正如達(dá)爾夫和華萊士不用一個(gè)至高存在的干涉解釋生命形式的表觀奇跡設(shè)計(jì)能夠出現(xiàn)，多宇宙概念可以解釋自然定律的微調(diào)，而不需要為我們制造宇宙的仁慈的造物主。
有一次愛(ài)因斯坦詰問(wèn)助手恩斯特·斯特勞斯：“上帝在創(chuàng)生宇宙時(shí)有任何選擇嗎？”在十六世紀(jì)末開(kāi)普勒?qǐng)?jiān)信，上帝根據(jù)某種完美的數(shù)學(xué)原則創(chuàng)造了宇宙。牛頓證明，適用于天穹的同樣定律也適用于地球，并發(fā)展了表達(dá)那些定律的數(shù)學(xué)方程，這些方程是如此優(yōu)雅，甚至幾乎激起了十八世紀(jì)的許多科學(xué)家的宗教熱誠(chéng)，他們似乎想用它們來(lái)證明上帝是一名數(shù)學(xué)家。
自從牛頓，特別是愛(ài)因斯坦以來(lái)，物理學(xué)的目標(biāo)已是去發(fā)現(xiàn)開(kāi)普勒摹想的那種簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)原則，并利用它創(chuàng)造一個(gè)萬(wàn)物的統(tǒng)一理論，該理論會(huì)解釋我們?cè)谧匀恢杏^察的物質(zhì)和力的所有細(xì)節(jié)。在十九世紀(jì)末和二十世紀(jì)初麥克斯韋和愛(ài)因斯坦統(tǒng)一了電磁和光的理論。1970年代標(biāo)準(zhǔn)模型被創(chuàng)造出來(lái)，這是一個(gè)強(qiáng)和弱核力以及電磁力的單獨(dú)理論。后來(lái)弦理論和M理論出現(xiàn)，試圖去包括余下的力，即引力。其目標(biāo)不僅是找到能解釋所有力的單獨(dú)理論，而且能解釋我們一直談?wù)摰闹T如力的強(qiáng)度和基本粒子的質(zhì)量和荷的基本的數(shù)。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)，希望在于能夠說(shuō)“自然是這樣構(gòu)成的，可能邏輯地設(shè)計(jì)這么徹底地確定的定律，以至于在這些定律之中只有合理地完全被確定的常數(shù)存在(因此，不是那些在不毀滅理論前提下數(shù)值可被改變的常數(shù))。”一個(gè)唯一的理論不大可能被微調(diào)以致允許我們的存在。但是鑒于目前的進(jìn)步，我們?nèi)绻麑?ài)因斯坦之夢(mèng)解釋為找到唯一的理論，該理論解釋這個(gè)和其它宇宙以及其不同定律的整個(gè)譜系，那么M理論可能就是那個(gè)理論。然而M理論上是唯一的嗎？或者它是由任何簡(jiǎn)單的邏輯原則所要求的嗎？我們能回答這個(gè)問(wèn)題嗎，為什么是M理論而不是別的理論？