第20章
如果宇宙确实是空间无限的，或者如果存在无限多宇宙，则就会存在某些从光滑和一致的形态开始演化的大的区域。這有一点像著名的一大群猴子敲打打字机的故事——它们大部分所写的都是废话。但是纯粹由于偶然，它们可能碰巧打出莎士比亚的一首短诗。类似地，在宇宙的情形，是否我們可能刚好生活在一個光滑和一致的区域裡呢？初看起来，這是非常不可能的，因为這样光滑的区域比紊乱的无序的区域少得多得多。然而，假定只有在光滑的区域裡星系、恒星才能形成，才能有合适的條件，让像我們這样复杂的、有能力质疑为什么宇宙是如此光滑的問題、能自然复制的组织得以存在。這就是被称为人择原理的一個应用的例子。人择原理可以释义作：“我們看到的宇宙之所以這個样子，乃是因为我們的存在。”
人择原理有弱的和强的意义下的两种版本。弱人择原理是讲，在一個大的或具有无限空间和／或時間的宇宙裡，只有在空间一時間有限的一定区域裡，才存在智慧生命发展的必要條件。在這些区域中，如果智慧生物观察到他们在宇宙的位置满足那些为他们生存所需的條件，他们不应感到惊讶。這有点像生活在富裕街坊的富人看不到任何贫穷。
应用弱人择原理的一個例子是“解释”为何大爆炸发生于大约100亿年之前——智慧生物需要那么长時間演化。正如前面所解释的，一個早代的恒星首先必须形成。這些恒星将一些原先的氢和氦转化成像碳和氧這样的元素，由這些元素构成我們。然后恒星作为超新星而爆发，其裂片形成其他恒星和行星，其中就包括我們的太阳系，太阳系年龄大约是50亿年。地球存在的头10亿或20亿年，对于任何复杂东西的发展都嫌太热。余下的30亿年左右才用于生物进化的漫长過程，這個過程导致从最简单的组织到能够测量回溯到大爆炸那一瞬间的生物的形成。
很少人会对弱人择原理的有效性提出异议。然而，有的人走得更远并提出强人择原理。按照這個理论，存在许多不同的宇宙或者一個单独宇宙的许多不同的区域，每一個都有自己初始的结构，或许還有自己的一套科学定律。在這些大部分宇宙中，不具备复杂组织发展的條件；只有很少像我們的宇宙，在那裡智慧生命得以发展并质疑：“为何宇宙是我們看到的這种样子？”這回答很简单：如果它不是這個样子，我們就不会在這儿！
我們现在知道，科学定律包含许多基本的数，如电子电荷的大小以及质子和电子的质量比。至少现在，我們不能从理论上预言這些数值——我們必须由观察找到它们。也许有一天，我們会发现一個将它们所有都预言出来的一個完整的统一理论，但是還可能它们之中的一些或全部，在不同的宇宙或在一個宇宙之中是变化的。令人吃惊的事实是，這些数值看来是被非常细致地调整到使得生命的发展成为可能。例如，如果电子的电荷只要稍微有点不同，则要么恒星不能够燃烧氢和氦，要么它们沒有爆炸過。当然，也许存在其他形式的、甚至還沒被科学幻想作家梦想過的智慧生命。它并不需要像太阳這样恒星的光，或在恒星中制造出并在它爆炸时被抛到空间去的更重的化学元素。尽管如此，看来很清楚，允许任何智慧生命形式的发展的数值范围是比较小的。对于大部份数值的集合，宇宙也会产生，虽然它们可以是非常美的，但不包含任何一個能为如此美丽而惊讶的人。人们既可以认为這是在创生和科学定律選擇中的神意的证据，也可以认为是对强人择原理的支持。
人们可以提出一系列理由，来反对强人择原理对宇宙的所观察到的状态的解释。首先，在何种意义上可以說，所有這些不同的宇宙存在？如果它们确实互相隔开，在其他宇宙发生的东西，怎么可以在我們自己的宇宙中沒有可观测的后果？所以，我們应该用经济学原理，将它们从理论中割除去。另一方面，它们若仅仅是一個单独宇宙的不同区域，则在每個区域裡的科学定律必须是一样的，因为否则人们不能从一個区域连续地运动到另一区域。在這种情况下，不同区域之间的仅有的不同只是它们的初始结构。這样，强人择原理即归结为弱人择原理。
对强人择原理的第二個异议是，它和整個科学史的潮流背道而驰。我們是从托勒密和他的支持者的地心宇宙论发展而来，通過哥白尼和伽利略日心宇宙论，直到现代的图象，其中地球是一個中等大小的行星，它绕着一個寻常的螺旋星系外圈的普通恒星作公转，而這星系本身只是在可观察到的宇宙中万亿個星系中的一個。然而强人择原理却宣布，這整個庞大的构造仅仅是为我們的缘故而存在，這是非常难以令人置信的。我們太阳系肯定是我們存在的前提，人们可以将之推广于我們的星系，使之允许早代的恒星产生重元素。但是，丝毫看不出存在任何其他星系的必要，在大尺度上也不需要宇宙在每一方向上必须如此一致和类似。
如果人们能够表明，相当多的宇宙的不同初始结构会演化产生像我們今天看到的宇宙，至少在弱的形式上，人们会对人择原理感到更满意。如果這样，则一個从某些随机的初始條件发展而来的宇宙，应当包含许多光滑的、一致的并适合智慧生命演化的区域。另一方面，如果宇宙的初始條件必须极端仔细地選擇，才能导致在我們周围所看到的一切，宇宙就不太可能包含任何会出现生命的区域。在上述的热大爆炸模型中，沒有足够的方向使热从一個区域流到另一区域。這意味着宇宙的初始态在每一处必须刚好有同样的温度，才能說明我們在每一方向上看到的微波背景辐射都有同样温度，其初始的膨胀率也要非常精确地選擇，才能使得现在的膨胀率仍然是如此接近于需要用以避免坍缩的临界速率。這表明，如果直到時間的开端热大爆炸模型都是正确的，则必须非常仔细地選擇宇宙的初始态。所以，除非作为上帝有意创造像我們這样生命的行为，否则要解释为何宇宙只用這种方式起始是非常困难的。
为了试图寻找一個能从许多不同的初始结构演化到象现在這样的宇宙的宇宙模型，麻省理工学院的科学家阿伦·固斯提出，早期宇宙可能存在過一個非常快速膨胀的时期。這种膨胀叫做“暴涨”，意指宇宙在一段時間裡，不像现在這样以减少的、而是以增加的速率膨胀。按照固斯理论，在远远小于1秒的時間裡，宇宙的半径增大了100万亿亿亿（1后面跟30個0）倍。
固斯提出，宇宙是以一個非常热而且相当紊乱的状态从大爆炸开始的。這些高温表明宇宙中的粒子运动得非常快并具有高能量。正如早先我們讨论的，人们预料在這么高的温度下，强和弱核力及电磁力都被统一成一個单独的力。当宇宙膨胀时它会变冷，粒子能量下降。最后出现了所谓的相变，并且力之间的对称性被破坏了：强力变得和弱力以及电磁力不同。相变的一個普通的例子是，当水降温时会冻结成冰。液态水是对称的，它在任何一点和任何方向上都是相同的。然而，当冰晶体形成时，它们有确定的位置，并在某一方向上整齐排列，這就破坏了水的对称。
处理水的时候，只要你足够小心，就能使之“過冷”，也就是可以将温度降低到冰点（0c）以下而不结冰。固斯认为，宇宙的行为也很相似：宇宙温度可以低到临界值以下，而沒有使不同的力之间的对称受到破坏。如果发生這种情形，宇宙就处于一個不稳定状态，其能量比对称破缺时更大。這特殊的额外能量呈现出反引力的效应：其作用如同一個宇宙常数。宇宙常数是当爱因斯坦在试图建立一個稳定的宇宙模型时，引进广义相对论之中去的。由于宇宙已经像大爆炸模型那样膨胀，所以這宇宙常数的排斥效应使得宇宙以不断增加的速度膨胀，即使在一些物质粒子比平均数多的区域，這一有效宇宙常数的排斥作用超過了物质的引力吸引作用。這样，這些区域也以加速暴涨的形式而膨胀。当它们膨胀时，物质粒子越分越开，留下了一個几乎不包含任何粒子，并仍然处于過冷状态的膨胀的宇宙。宇宙中的任何不规则性都被這膨胀抹平，正如当你吹胀气球时，它上面的皱纹就被抹平了。所以，宇宙现在光滑一致的状态，可以是从许多不同的非一致的初始状态演化而来。
在這样一個其膨胀由宇宙常数加速、而不由物质的引力吸引使之减慢的宇宙中，早期宇宙中的光线就有足够的時間从一個地方传到另一個地方。這就解答了早先提出的，为何在早期宇宙中的不同区域具有同样性质的問題。不但如此，宇宙的膨胀率也自动变得非常接近于由宇宙的能量密度决定的临界值。這样，不必去假设宇宙初始膨胀率曾被非常仔细地選擇過，就能解释为何现在的膨胀率仍然是如此地接近于临界值。
暴涨的思想還能解释为何宇宙存在這么多物质。在我們能观察到的宇宙裡大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿（1后面跟80個0）個粒子。它们从何而来？答案是，在量子理论中，粒子可以从粒子/反粒子对的形式由能量中创生出来。
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