本文参加百家号科学#了不起的天文航天#系列征文
宇宙经历了亿年的时间才形成了我们的可见宇宙，而在地球上，生命也已经有了40亿年的进化历史，我们人类才得以出现！生命乃至我们人类，貌似是宇宙演化的必然结果，因为按照我们目前所知的物理定律，宇宙中形成的一切都是必然的！所以这一切的关键就在这些掌控宇宙的物理定律上，你可以理解为：基本法则？游戏规则？说明书？
物理定律可以使一切事物以人们所观察到的方式发生。
不同的物理定理会导致不同的宇宙，因此宇宙并不一定非要是现在这个样子，物理学定律也并不一定非要是我们所掌握的情况，例如：万有引力常数是其他常数？粒子在能量和时间，位置和动量上具有我们所观察到的特定值？力具有它们所具有的精确耦合常数？
这就会让人不由得想到一些奇奇怪怪的问题，自然界中的常数拥有目前所拥有的值是否有某种特殊意义？以及宇宙是否出于某种需要而拥有这些特定值？
在我们思考宇宙的时候，有一些显而易见、无可争辩的科学真理就摆在我们面前。恒星和星系确实存在，它们是由万有引力结合在一起的。在地球上，存在着各种各样的元素，而且各种元素都有特定的丰度。最最令人费解的是，我们人类也切切实实的存在着，掌握宇宙的这些物理定律也是人类发现并且总结起来的，而且我们又反过来问，宇宙为何是现在这样样子？为何是这样的物理定律而不是其他？
所有将以上的种种疑问综合起来，就可以得出关于整个宇宙，一个非常简单的逻辑结论：宇宙，以及宇宙中存在的一切，都必须受到已知物理定律的支配，而物理定律可以使一切事物以人们所观察到的方式发生。
人择原理
例如，我们不能生活在一个禁止物质存在的宇宙中；因为物质被观察到是存在的，所以宇宙的存在必须是现在这个样的：在宇宙过去的某个时刻，物质的产生是必然的。我们观测到宇宙的年龄有亿年的历史，所以任何一个宇宙模型，如果它的宇宙年龄小于亿年，都将被排除在外。我们不能生存在一个没有重元素，或者是没有碳、氮、氧这些元素的世界，因为这是构成我们基石，它们如论如何都必须存在！
这些例子看起来很简单，不言而喻，甚至不值一提，但是这种推理方法是我们理解宇宙唯一可用的推理方法。因为我们人类存在，我们身处的宇宙就必须是现在这样样子的，物理常数也应该是它现在所拥有的值，宇宙的历史也应该按照这样的物理定律展开。这种推理方法有一个特殊的名字：人择原理。
人择原理在某些时候可以指导科学
从宇宙学的历史上看，只有两个实例正确地应用了这一理论，因为当时没有其他途径的证据来推动我们对宇宙的理解。所以我们就可以用人择原理来大胆的推测某些事一定会发生，确实存在！某些事不可能发生，因为它发生了就不存在这个世界！就这么简单。
第一个实例是：当我们认识到恒星是怎么发光发热的，重元素是怎么来的，一切都是来自恒星的核聚变，核聚变是通过质子-质子链的链式反应发生的。
通过恒星的核聚变可以产生大量的氦-4（由两个质子和两个中子结合在一起的原子核）；那么，地球上有其他88种自然存在的元素，这些较重的元素从何而来？它们一定是以某种方式被创造出来的，但是有一个问题：我们不能在氦-4原子核上加上一个质子，因为没有稳定的质量为5的原子核，也不能在原子核上再加上一个氦-4原子核，因为也没有稳定的质量为8的原子核。那么如何制造更重的元素呢？
答案来自于从未获得过诺贝尔奖的伟大科学家——弗雷德·霍伊尔。
霍伊尔认为，地球上碳储量丰富，这是我们观察到的实际情况，如果不能大量的产生碳元素，那么氮、氧以及其他重元素也不会产生，生命也不可能存在！所以必须有办法将三个氦核同时结合在一起，从而形成碳-12。如果我们把两个氦-4原子结合起来，就会得到铍-8，铍-8非常不稳定，在短短的10^-17秒后就会衰变。如果能在铍-8还没衰变的时候很快与第三个氦-4融合，就有可能形成碳。在理论上，这个过程被称为3α过程，因为氦-4原子核就是α粒子。
这个推理的唯一问题是，碳-12的质量与三个氦-4原子的质量不匹配，碳-12的质量明显变轻了很多。霍伊尔大胆预测，从三个氦-4到碳-12，中间应当有一个富含能量的碳-12激发态（这种形式的碳仅包含三个连接非常松散的氦核）。他当时并没有直接的证据，但是碳-12必须从核聚变中形成，因为这一切确实存在啊！
后来的事实证明这种状态确实存在，与霍伊尔预测的性质完全一致，现在被称为霍伊尔状态，这是利用人择原理取得的最伟大的科学成就。
第二个，就是我们的宇宙空间中的内在能量，也被称为真空能量或者宇宙常数，它不受物理定律的限制，我们还知道真空能量决定了宇宙的膨胀率！
如果我们根据已知的物理定律、基本常数（普朗克常数、引力常数和光的速度）对真空能量做一个数量级的估计，我们得到了一个非常大的数字。如果宇宙常数真的是这个值，不管是正还是负，我们宇宙都不会是现在这样样子，要么膨胀到死寂，要么在宇宙刚诞生的第一飞秒就重新塌缩在一起。如果宇宙常数（或真空能量）的值不为零，那么这个值的大小必须小于“预期”值的10-倍，因为宇宙万物必须存在，人类也必须存在！
史蒂文·温伯格(StevenWeinberg)在年做出的这一预测，在年得到了验证，当时最终测量出的数值比该数值小10-倍，而且最终为正，这就是我们熟知的哈勃膨胀率！
总结：人择原理并不能替代科学
这就是人择原理在过去的科学中发挥的作用，唯一的依据就是我们现在所处的宇宙现状，我们观察到的必须存在！但是人择原理并不会告诉我们这一切是为什么？
我们只有在没有更好的数据或观测为我们指明方向时，才会用人择原理来指导科学。
但是用人择原理来证明宇宙存在的方式是不科学的。它只能告诉我们已经发生的事情，并不能完全替代物理学，也无法解释为什么我们的物理常数具有它特定的数值！
就科学而言，我们在宇宙中的存在是一种无法辩驳的科学真理。我们可以通过理解宇宙必须以一种让我们存在的方式存在，从而帮助我们更加深入地了解宇宙。