宇宙有生命係必然定巧合？由微調問題談到多重宇宙與創造

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宇宙有生命係必然定巧合？由微調問題談到多重宇宙與創造
我們為甚麼會存在？這個宇宙究竟是純粹偶然撞中一組剛好適合生命的條件，還是背後有更深層的物理規律、哲學原因，甚至宗教意義？今集《未來學》由江啟明主持，邀得香港教育大學副教授陳文豪一同探討。陳文豪第一個博士研究宇宙學，屬硬科學範疇；之後再修讀宗教哲學博士，正好可以橫跨科學、哲學與宗教三個角度，回應這條古老的問題。

甚麼是「微調」？
物理學用數學去描述宇宙的演化，並把各種力量化成「自然常數」——例如萬有引力常數、強核作用力常數等等。所謂微調（fine-tuning）問題，是指科學界發現有不少常數，數值只要稍微大一點或小一點，似乎都不利生命的演化。

以萬有引力常數（大寫 G，約 6.67×10⁻¹¹）為例：這個數值是宇宙「給定」的事實，哲學上稱為 brute fact，你無法追問它為甚麼不是 7、不是 8。但問題在於，假如 G 大一點，引力增強，星體很容易快速塌縮成黑洞；假如太小，氣體聚不起來、溫度不足，推不到核聚變，星體既不發光也不發熱，無法提供生命所需的能量。

關鍵在於，這些常數往往只要有個位數百分比的改變，就足以令生命無法形成。而科學界過去數十年發現，這類「剛剛好」的常數並非一兩個，而是多達十幾二十個。

碳、氧與恆星核聚變的「巧合」
微調問題的歷史可追溯到上世紀五十年代的兩位科學家 Fred Hoyle 與 William Fowler。他們在研究恆星核聚變時注意到：恆星先由氫變氦，再由三個氦原子聚變成碳（即 triple-alpha process 與 CNO cycle，同時產生碳 C、氮 N、氧 O）。

但由氦過渡到碳並不容易，中間會經過極不穩定的鈹（beryllium）。Hoyle 推論：碳核內必須有一個約 7.65 MeV 的能階，碳才造得出來——後來果然證實有這個能階。氧亦同樣需要 7.12 MeV 的能階。碳是已知唯一能與大量不同原子結合、構成複雜系統的元素，是碳基生命的基礎；地球上的碳和氧，其實都來自恆星核聚變。

今天科學界多用一個「核效率」ε 來概括這一步：要有生命誕生，ε 須介乎 0.006 至 0.008 之間，而我們宇宙剛好是 0.007。天文學家 Martin Rees 的著作《Just Six Numbers》就列出包括核效率、原初量子漲落在內的六個帶微調性質的數值。

科學界的爭議：是「微調」還是「粗調」？
並非所有科學家都接受微調問題。早期有人認為，這些數值看似巧合，背後或許有更根本的理論決定它們；但後來發現連許多互不相關領域的常數都呈微調狀態，反而令問題更棘手——因為你又可以追問：那條「宏大理論」本身為何又是被微調的？問題只是上移了一層。

另一種質疑是：這究竟是 fine-tune 還是 coarse-tune？若可能值是無限大，任何有限範圍的機率都趨近於零（即所謂 Measure problem 測度問題）；但反過來說，只要圈定一個合理範圍去比較，0.006 至 0.008 仍然非常窄。而且當你同時考慮多個參數，機率是相乘的，只會令微調問題更嚴重——正如要連續中好多次六合彩，而我們只「買一次」。

多重宇宙解決到問題嗎？
目前科學界若要解決微調問題，主流是訴諸多重宇宙：想像有大量宇宙，各有自己的常數，總有一個剛好適合生命，而我們就身處那個「中獎」的宇宙。霍金（Hawking）、Sean Carroll 等都傾向視之為科學；反對者則指多重宇宙無法觀測。Carroll 認為只要理論上能探測其他宇宙對我們的影響（例如宇宙微波背景的異常），就可當作科學；亦有哲學家主張不應以「可觀測性」作為唯一判準，而看內在一致性、解釋力等，正如電子與演化論同樣不能肉眼直接看見。這牽涉 Karl Popper 的可否證性等科學哲學爭論。

不過陳文豪指出，更關鍵的問題是：多重宇宙是否真的解釋到微調？其一，宇宙數量未必無限——若取決於超弦理論中有限的高維幾何，可能不足十的五百次方個，未必夠多。其二，即使有「無限」個，也不代表必然包含一個適合生命的宇宙：正如無限多的雙數中，永遠找不到單數；數學上更有不同「階」的無限，還有「實無限」與「潛無限」之分。所以無論有限無限，多重宇宙都不必然解決微調問題。

人擇原理、設計論與三者對話
人擇原理（anthropic principle）主張：我們不必驚訝 ε 剛好是 0.007，因為若非如此，我們根本不會存在去觀察它。但陳文豪指這混淆了「一致」與「解釋」：就像十二個神槍手射不中死囚，囚犯活著只是與「沒被射死」一致，並沒有解釋為何射不中（可能是槍法問題）。人擇原理唯有配合多重宇宙，才站得住腳。

至於設計論——有一位造物主或上帝把數值調好——在方法論自然主義之下，科學不會採納超自然解釋。但陳文豪強調，認真的設計論者並非「科學行不通才搬出神」，而是把設計當作與多重宇宙並列、可以互相比較（competing theories）的可能性去評估。他坦言由於各人背景、信仰不同，很難完全客觀地下判斷：不少無神論科學家選多重宇宙，有神論者選設計論，也有人（如 Robin Collins）主張「上帝透過多重宇宙設計」，甚至有像 Antony Flew 這樣由無神論轉向相信設計論的哲學家。

陳文豪最後提倡科學、哲學與宗教應有更多對話。科學雖然有用，但有其盡頭，面對價值與宇宙終極等問題，仍需借助哲學與宗教。可惜彼此語言不通、各說各話，對話之路依然漫長。他唯一的建議，是大家保持開放的心，多認識不同領域的東西。

結語
宇宙適合生命，到底是必然、巧合，還是創造？這集並沒有給出標準答案——微調問題擺在眼前，多重宇宙、人擇原理與設計論各有長短。或許我們未必有一天能尋到真理，但透過理性的討論與交流，至少能讓我們知道更多自己原來不知道的東西。你又會傾向哪一個解釋呢？