數(shù)學(xué)定律是宇宙存在的基礎(chǔ)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(zhì)——也就是指它們的大小、質(zhì)量、種類以及把它們結(jié)合在一起的力——決定了我們生活其中的世界的化學(xué)性質(zhì)。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(xué)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(kuò)張中的宇宙舞臺(tái)上演出，但是在大爆炸最初發(fā)生的時(shí)候，這個(gè)舞臺(tái)的屬性就已經(jīng)銘刻于內(nèi)了。

科學(xué)的進(jìn)展，在于找尋出自然界中的模式及規(guī)律性，并以此把愈來愈多的現(xiàn)象歸納在一般的類別與定律之內(nèi)。理論家的目標(biāo)是，把物理定律的精髓濃縮進(jìn)一組只有少數(shù)數(shù)字的統(tǒng)一方程式中。他們還有不少路要走，可是進(jìn)展卻相當(dāng)驚人。

六個(gè)數(shù)字

這里我來描述六個(gè)現(xiàn)在看來特別重要的數(shù)字：其中兩個(gè)牽涉到基本的力；另兩個(gè)數(shù)字定出我們宇宙的大小與整體的結(jié)構(gòu)，并決定這個(gè)宇宙是否能永遠(yuǎn)繼續(xù)下去；還有兩個(gè)數(shù)字則決定空間的性質(zhì)。

1、N。宇宙這么廣大的原因就在于自然界中的關(guān)鍵性大數(shù)字N，它的值為10³⁶。這個(gè)數(shù)字量度的是把原子拘束住的靜電力強(qiáng)度，等于靜電力除以原子間重力的商(即這兩種力的強(qiáng)度比率)。如果N少掉幾個(gè)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(zhǎng)得比昆蟲還大，也沒有充分的時(shí)間能讓生物演化。

2、ε。另一個(gè)數(shù)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(duì)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(duì)稀少，原因在于恒星中發(fā)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(zhì)的含量，如星系、彌漫氣體以及暗物質(zhì)。它描述了宇宙中重力和擴(kuò)張能之間的相對(duì)重要性。如果相對(duì)臨界值來說這個(gè)比率太大，宇宙早就已經(jīng)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(kuò)張速率似乎就受到很精密的調(diào)整。

4、λ。我們能量度的第四個(gè)數(shù)字λ，是1998年科學(xué)界最大的新聞。這是未曾預(yù)期到的一種新的力——宇宙反重力，它管轄宇宙的擴(kuò)張。雖然在小于10億光年的距離內(nèi)，它沒有任何能被觀測(cè)出的效應(yīng)；但在我們的宇宙變得更暗淡及更空虛時(shí)，它注定會(huì)比重力及其他的力更為重要。對(duì)我們來說很幸運(yùn)(但對(duì)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(shí)就會(huì)被遏止了。

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

6、D。許多世紀(jì)以前，我們就已經(jīng)知道這第六個(gè)關(guān)鍵性的數(shù)字，但直到現(xiàn)在我們才以新的視角來審視它。這個(gè)數(shù)字就是我們空間的維數(shù)D，它的值等于3。如果D的值為2或4，生命就不可能存在?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為時(shí)間是第四維，可是它和其他的維度斷然不同，因?yàn)樗蟹较颍簿褪钦f我們只能朝未來移動(dòng)。在黑洞的附近，空間被扭曲到使得光能繞圓圈走，從而讓時(shí)間留駐。再者，在宇宙誕生之初以及在微觀世界中，空間的構(gòu)造有可能顯示出更深遠(yuǎn)的潛在結(jié)構(gòu)——在十維空間的舞臺(tái)上物體的振動(dòng)及諧振，這稱為超弦。

也許在這些數(shù)字之間有某種關(guān)聯(lián)?？墒谴藭r(shí)，我們無法從這些數(shù)字中預(yù)測(cè)出其他任何數(shù)字，我們也不知道是否有“萬有理論”最終能把這些數(shù)字用一個(gè)公式聯(lián)在一起，或者用這個(gè)公式可以獨(dú)一無二地確定某個(gè)數(shù)字的值。我特別強(qiáng)調(diào)這六個(gè)數(shù)字，是因?yàn)樵谖覀兊挠钪嬷校總€(gè)數(shù)字都有它獨(dú)特及關(guān)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(duì)其中的三個(gè)數(shù)字(和宇宙的大規(guī)模構(gòu)造有關(guān))進(jìn)行精確的量度。

這六個(gè)數(shù)字構(gòu)成了制造宇宙的“秘方”。宇宙的演化過程很容易受到這些數(shù)字的影響，如果其中的一個(gè)數(shù)字沒有調(diào)好，就沒有星球出現(xiàn)，也沒有生命。這些調(diào)整是非理性的事實(shí)，還是一種巧合?或者是慈善的創(chuàng)世者的美意?我的意見是二者皆非。很可能存在有無限個(gè)宇宙，但這六個(gè)數(shù)字的數(shù)值各不相同。大多數(shù)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(xiàn)(因而我們現(xiàn)在很自然地在這里出現(xiàn))。這種認(rèn)知能給我們帶來對(duì)于我們的宇宙、我們?cè)谶@宇宙中的地位以及對(duì)物理定律本質(zhì)的新看法。

如果宇宙中這六個(gè)數(shù)字經(jīng)過適度的調(diào)整，擴(kuò)張宇宙就能演化為現(xiàn)在這樣錯(cuò)綜復(fù)雜、具有系統(tǒng)組織的宇宙。令人驚奇的是，它的始點(diǎn)卻能簡(jiǎn)單到只用幾個(gè)數(shù)字來闡明。讓我們把這個(gè)舞臺(tái)的場(chǎng)景布置好，先從原子到星系看一看各種不同尺度中的結(jié)構(gòu)。