黑洞与宇宙混沌

混沌是无处不在的。

约翰·巴罗

我们的宇宙在创生之初就处于一种非常特殊的状态吗？它是经过精心塑造，以便在一定的时间之后先让生命、最后再让精神繁盛起来惊叹宇宙的奇妙吗？若不是这样的话，那么，我们是生活在荒唐至极毫无意义的偶然事物之中吗？我们的宇宙真是从虚无中爆发出来的吗？宇宙的创生真是纯粹的偶然事件吗？的确，现今的宇宙学家所要对付的最为迫切的中心问题，莫过于这个有关存在的问题了。

在上一章里所讲的诸种论点表明，尽管热力学第二定律具有不可抗拒的规定，但宇宙秩序在很大程度上能够自然地毫不奇怪地从完全是混沌的原初宇宙中产生出来，而原初宇宙完全是偶然的，代表着物质世界的偶然起源。然而，假如把引力考虑进来的话，宇宙秩序的起源的图景就大大不同了。

引力是大自然的各种力当中最弱的，但其力量具有累加性，所以在大尺度上引力占了优势。要解释星团、星系的结构以及膨胀的宇宙的总体运动，我们就得仰仗引力。尽管爱因斯坦的广义相对论中的空间弯曲和时间弯曲使人们相当理解引力的性质了，但说到引力秩序，物理学就乱了套。关于受引力作用的系统的热动力学，目前尚没有一致的看法或理解，诸如引力场的熵之类的概念现在仍是模模糊糊，没有清晰的表达。

在第四章里说过，引力熵的一个具有悖论性质的方面是，那种在我们看来更有结构的状态，实际上其熵比不那么有结构的状态的熵要高。例如，起初均匀分布的恒星会松弛为一种更为复杂的组织，运行速度快的恒星密集在引力的中心附近，而运行速度较慢的恒星则散布在外围（见图7）。受引力作用的系统会自发地生出结构这种倾向，就是自组织的一个好例子。应该把这个例子与在引力可忽略不计的情况下的气体行为作一番对比。在引力极微，可以忽略不计的情况下，气体便倾向进入一种均匀状态，各处的温度和密度相似。然而，受引力作用的系统则会集结，变得不相似。

在其他的各种力不在的时候，所有的受引力作用的系统都会完全崩溃。例如地球之所以没有被其重量压垮，完全是倚仗构成地球的物质的硬度（这硬度的根源是电磁力）。同样，太阳之所以没有坍缩，也只是因为太阳核中的核反应产生了巨大的外向压力。假如除去地球和太阳内部的这些力，地球和太阳便会在短短的几分钟之内收缩，越缩越快。随着收缩的进行，它们的引力就会上升，收缩的速度也就加快。很快地，它们会被吞没在逐步上升的时间弯曲里，变成黑洞。从外面看上去，时间就好像是停止了，不会看到进一步的变化了。黑洞所代表的，就是受引力作用的系统的最终平衡状态，这状态相当于最大的熵。尽管一般的受引力作用的系统的熵尚不明了，然而，雅各布·贝肯斯坦和史蒂芬·霍金利用量子论对黑洞进行的研究工作却得出了有关这些系统的熵的一个公式。正如所预料的那样，黑洞的熵要比同质量的一个恒星的熵大得多。假定熵与概率的关系可用于受引力作用的系统，便可以用一种很有意思的方式来表达根据该公式得出的结果。设有些随机分布的（受引力作用的）物质，可能性极大的情况是，这些物质将会形成一个黑洞，而不会形成一个恒星或一块由离散的气体构成的云。因而，考虑到这种情况，我们对宇宙是创生于有序还是无序状态这一问题就会有一种观点。假如宇宙的初始状态是随机选择的，那么，大爆炸生出黑洞而不是生出离散气体的可能性就极大。现在的物质和能量的排列是，物质以恒星和气云的形态相对稀薄地分布，这显然只能是由对宇宙初始状态的非常特殊的选择造成的。罗杰·彭罗斯曾计算过我们所观察到的宇宙出现于偶然的可能性，得出的结论是，从演绎的角度来看，偶然事件造成一个黑洞宇宙的可能性比造成现有的宇宙的可能性要大得多。他估计的数字是101030：1①。

我们所观察到的宇宙不是黑洞（至少不是以黑洞为主），这暗示着宇宙的初始不是偶发事件造成的。不仅如此，宇宙大尺度的结构和运动也同样不同寻常。宇宙的累积引力使宇宙的膨胀受到抑制，使膨胀随着时间减速。在初始阶段，宇宙膨胀的速度要比今天大得多。大爆炸造成了向外的冲力，而引力又使劲要把爆炸的碎片向后再拉到一起去，于是，这两种力量的较量就造成了宇宙。近年来，天文物理学家们才意识到这较量是多么微妙地保持了平衡。假如当初大爆炸的力量不那么强，宇宙便会很快在一场大崩塌中缩回去。然而，假如当初大爆炸的力量更强一些的话，宇宙物质便会如此迅速地离散开去，星系就不会形成了。无论怎样说，宇宙现今的结构似乎非常微妙，全系于大爆炸造成的外冲力和向内的引力的精确平衡。

这平衡到底有多么微妙已由计算揭示了出来。在所谓的普朗克时间（即10-43秒，这是时空概念具有意义的最初的时刻），这平衡精确到了。这就是说，假如初始时的爆炸力有的差异，我们现在所观察到的宇宙便不会存在。为了玩味一下这个数字的意义，你可以设想你要从可见宇宙的另一端，也就是从200亿光年以外的地方，射中一个1英寸的靶。你若想真的射中，瞄准的精度就得要精确到1/。

除了这总体的精确性之外，还有一个未解之谜，就是为什么现今的宇宙无论在物质分布上还是在膨胀速度上这么均匀。大部分爆炸都是没有秩序的，人们理应预期大爆炸的冲击力会处处不同。但事实并非如此。我们这边宇宙的膨胀速度与另一头的速度没有分别。

当我们考虑到所谓光视界时，整个宇宙行为的这种一致性似乎就更加不同寻常了。当光在宇宙中散布开去时，它必须追赶因宇宙膨胀而向后退去的星系。一个星系的退行速度要视该星系与观察者的距离多大而定。遥远的星系退行得要快一些。现在，我们设想在宇宙创生的那个时刻，一束光从某处射了出来。到现在为止，这束光行程大约已200亿光年了。200亿光年以外的那些宇宙区域现在尚未接收到这束光。在那些区域的观察者将看不到该光的光源。反过来说，靠近光源的观察者也看不见这些区域。于是，宇宙之中没有哪个观察者现在能够看到200亿光年以外去。空间之中有一种视界，它把在它之外的一切都掩藏了起来。因为没有哪种信号或影响传播得比光还快，于是，宇宙间各处于彼此的视界之外的那些区域之间就不可能存在任何的物理联系。

当我们把望远镜指向可见宇宙的外围区域时，我们所探测的显然就是彼此间从未有过因果联系的宇宙区域。这是因为，那些从地球上看去是天各一方的区域相距是如此遥远，以至彼此都在对方的视界之外了。这种情况很类似于日常生活中的地平线的情况。海上的一只船上的瞭望员可能正好刚能够看到一前一后的两只船在靠近地平线的地方，但这两只船却彼此看不见，因为它们相距过远。同样，天各一方相距遥远的星系也这样彼此处于对方的视界之外。因为一切物理影响或通讯都是受光速限制的，所以，这些星系是不可能协调它们的行为的。

我们刚才说到的未解之谜是，为什么宇宙这些没有因果联系的区域在结构和行为上这么相似？为什么它们的星系平均大小以及形状都相同？而且为什么它们以同样的速度彼此相离而去？这种协调行为在星系最初形成的时候就有了，当我们意识到这一点时，上述的未解之谜就更意味深长了。但是在过去，自宇宙创生以后，光的行程不是那么远，因而各视界也不那么大。宇宙创生100万年以后，各视界就是100万光年，宇宙创生100年以后，各视界就是100光年，依此类推。假如我们再回到普朗克时间，各视界的大小就只有10-43厘米了。即使把宇宙的膨胀考虑进去，按照标准理论来看，这些如此之小的区域到现在也膨胀不到可以看到的尺度。现在看来，当时整个可观察到的宇宙似乎是分成至少1080个彼此没有因果联系的区域。怎样才能解释这种没有联系的协调呢？

与此相关的另一个难题是，宇宙具有极高的各向同性的性质，即方向上的均匀性。从地球上向外看，宇宙在大尺度上是一样的，不管我们朝什么方向看都是一样。仔细测量残留的宇宙背景热辐射之后，人们发现从各个方向来的辐射通量具有精确的均衡，相差仅千分之一多一点。假如大爆炸是一个随机事件，这种异乎寻常的均匀性几乎是绝对不可能的。

考虑过这些情况之后，人们得出的结论是，宇宙的引力排列之规则、均匀是令人迷惑不解的。似乎不存在任何明显的理由能够说明，为什么宇宙没有乱了套，没有以无秩序无协调的方式膨胀开去产生众多的黑洞。把大爆炸的巨大威力导入这样一种有规则有组织的运动模式，这似乎是个奇迹。难道真是奇迹吗？我们现在来仔细探讨一下对这未解之谜的各种反应。

一、隐藏的原理

当某个量被发现具有一个非常接近零的值时，物理学家们就倾向于猜想，因为某种深刻的原因，其值就是零。他们就会去寻找某种基本原理，好据以确认该量肯定恰好为零。例如，不同的电子所携带的电荷没有可辨别得出来的差别。于是，物理学家们就得出结论说，那些电荷是恰好相同的，即它们之间的差别为零。这就是由电子的不可分辨性的基本原理导出的推论。另一个例子是，一切一同下落的物体都一同触地（在没有阻力的情况下）。它们到达地面的时间差别被看作正好为零，这就是所谓相等原理的推论。这个引力的基本原理规定，一个物体对引力做出的反应与该物体自身的性质无关。

我们可以设想有一原理（或一套原理）规定，大爆炸的冲击力正好处处与其引力相称，于是退行的各个星系正好摆脱了它们自己的引力。这就意味着，宇宙的膨胀方式恰好处于那个分界线上，一方面是宇宙物质的彻底离散，另一方面是宇宙停止膨胀，接着崩溃。这样的一个原理也可以保证，宇宙从大爆炸中降生时就具有分布均匀的物质，而不是爆炸出些黑洞。同样，这样的一个原理能够保证，宇宙的膨胀在所有的方向上都是恰好均匀的。尽管我们一点也不知道这些原理会是什么样子，然而，当我们知道宇宙在其各个不同区域及方向上的膨胀速度的差异非常接近于零时，我们就难免这样认为：有一个大自然的原理使得这些差异必定恰好为零。

不幸的是，事情不可能这么简单。假如宇宙果真是完全均匀的，那也就不会形成任何星系了。照人们现在的理解来看，星系从原初的星云中形成似乎只能形成在自宇宙创生到现在的这段时间里，假如星系的雏形一开始就有的话。星系从其周围的宇宙环境中积累物质积累得很慢，而宇宙膨胀的速度却相对很快。星系只有早一点起始，才能克服宇宙膨胀带来的离散倾向。假如真有一个基本原理，那么，似乎该原理必定允许恰好充足的偏离均匀状态的情况发生，使星系得以生长起来，同时却不产生出黑洞。这确实是个微妙而复杂的平衡行为！

二、耗散

宇宙的均匀膨胀也可能这样解释：宇宙起始时具有高度非均匀的运动，但不知何故，宇宙把这种非均匀的运动耗散掉了。理论研究确实表明，假如一个宇宙在一个方向上的膨胀比在其他方向上快得多，那么，它就会因多种机制而被刹车。例如，从膨胀的能量中创造物质（见第三章）就会耗尽膨胀速度快的那一方向上的运动力量，使之逐渐与其他方向一致起来。人们还知道有其他的刹车过程。

对这一观点，有人提出了两个反驳。第一个是，不管对原初非均匀运动的耗散是多么有效，总是可以发现宇宙的起始状态的，因为其起始状态是那么不均匀，即便是有衰减，也还会留下残迹的。人们充其量只能证明，宇宙肯定起源于一群不同寻常的起始状态。

第二个反驳是，一切消耗都产生熵。宇宙原初剧烈的非均匀运动会转化为极大量的热，大大多于我们所观察到的原初热辐射的量。然而，这一反驳有一个漏洞。因为它所说的宇宙中的热量是一个无意义的概念。要想使之有意义，就必须用某种尺度或标准来测量它。而唯一能够找得到的比较标准是物质。于是，宇宙学家们就采用了每原子热量，或更精确地说是每质子热量这一概念。这就是说，他们计算出在某块大体积的空间内的热量，然后，再估计在这块空间体积之中的物质质量，计算出相应的质子数，从而得出单位质子的热量是多少。结果发现，单位质子的热量很小。要想使之与平衡的热量输出相符，就得将它扩大几乎1015倍。我们在这里所讲的对耗散说的第二个反驳认为，单位质子的热量之所以小了这么多，是因原初宇宙的沉寂性质所致。假如原初宇宙当初确实骚动不安，具有高度的非均匀运动，那么，现在的空间就会充满了把人烤出油来的热辐射。但是，漏洞就出在用质子来测量热值上。质子是可以破坏的，这样的粒子不能够充当固定的比较标准。根据所谓的基本力的大统一理论，质子是可以衰变的。而且，质子也可以（通过与衰变逆向的过程）被创造出来。我们在第三章里说过，质子如何被从原初能量中创造出来，也说过大统一理论用其参数预测（实际上这预测是正确的）出单位质子的热量。因为大统一理论会自动地调节质子丰度，使之与实存的热量相合，所以，不管宇宙原初的非均匀运动消耗了多少原初热量，大统一理论最后得出的单位质子的热量也是相同的。因而，宇宙究竟起始于沉寂的、高度均匀的状态，还是起始于极端非规则、非均匀的状态，这一问题的答案要由将来是否能够证实大统一理论（可能是通过证实质子衰变的方式）来定。

三、人存原理

假如一个宇宙充斥着黑洞，或充斥着大尺度的非均匀运动，那么，这样的宇宙是不可能有助于生命形成的。于是，现今的宇宙的均匀性就显然给人存原理留出了地盘。假如用弱人存原理解释宇宙的均匀性，我们就可以设想有一个由无数个宇宙构成的集合，包含了宇宙起始膨胀运动以及物质分布的所有的可能选择。生命和观察者只能形成于极少数的宇宙中，这些宇宙的排列接近于我们现在所观察的宇宙。各向异性的或高度非均匀的宇宙是不可认识的。

要使这一解释成为一种成功的解释，就得证明宇宙的非规则性增加哪怕一丁点也会对生命有害。很可能，原初状态发生微小的变化，都会使宇宙现在的物理环境面目全非。例如，假如质子不会衰变，那么，原初的宇宙一点点各向异性也能产生大量的热，使生命不可能存在。宇宙的背景温度仅增加100倍，也会造成我们所知的生命的毁灭。然而，现在尚未有人对此进行详细的计算，因而人存说就容易受到我们在前面一章里所说过的批评。

四、暴涨

有人在最近对宇宙的均匀性提出了一种全新的解释。这种解释源自大统一理论，然而，其至关重要的立论基础却是若干有待商榷的关于超高能物质的假设。这些假设在任何情况下都是难以证实的。不过，这一解释生动地说明，基本物理学的进展可以改变我们对宇宙秩序起源的整个看法。

我们还记得，当宇宙从大爆炸冷却下来的时候，大自然的三种基本力——电磁力、弱核力和强核力——由当初没有分别的状态被“冻结”成现在的不同形式。这个从一种状态变到另一种状态的转换近似于水蒸气变成水或水变成冰。两种状态不仅有力的性质的差别，而且它们的引力作用也有所不同。把那大统一力分裂为不同的电磁力和核力的机制，也产生了巨大的推斥性引力。

某种宇宙斥力存在的可能性，实际上是爱因斯坦在1917年提出的，尽管爱因斯坦本人实际上一直不喜欢这一概念，而且现在在天文学上也没有任何证据显示有这样一种力存在。不过，大统一理论认为，在灼热的宇宙原初阶段，宇宙斥力的存在必然是不可避免的。那是约在宇宙年龄为10-35秒之前，当时，宇宙温度高得不可想象，为1028K。麻省理工学院的艾伦·古斯指出，宇宙斥力的存在会对原初宇宙的结构产生巨大而深远的影响。

当宇宙膨胀并冷却下来的时候，斥力似乎很可能压过通常的具有吸引性的引力，致使宇宙开始进入无法控制的剧烈暴涨状态。在极短极短的时间里，一块极小极小的空间区域会以指数的方式膨胀至宇宙大小，大约每10-35秒体积就增加1倍。这种势不可挡的膨胀会一直持续到某一时刻，那时，宇宙就会突然进入另一个“冻结”状态，在这种状态中，大统一力分成不同的力，斥力不复存在。在没有斥力这一股强大的力存在的情况下，空间的指数增长就会在剧烈的放热中停下来，宇宙就会进入更为正常的缓慢减速膨胀，而今天，这种减速膨胀活动的残迹仍然存在。

暴涨宇宙理论一举解决了好几个主要的宇宙学难题。例如，它说明了为什么宇宙如此均匀。任何起始的不规则都会因这种巨大的暴涨而被大大地“冲淡”。一块体积不过质子大小的空间可能会暴涨至现在可以观察到的宇宙体积的很多倍。因而，宇宙中的质子尺度或质子尺度以上的不规则性就会在我们可以观察到的宇宙中被拉长至微不足道的程度。

暴涨理论也能解释大爆炸的外冲力与宇宙物质的引力之间奇迹般的平衡。古斯认为，来了指数暴涨时，宇宙膨胀速度的过量或不足就被消灭了，这同时阻止了可怕的黑洞在宇宙原初阶段形成。到了宇宙从那指数暴涨里退出的时候，宇宙膨胀速度的过量或不足就会被降至非常接近于零。（尽管显然不恰好为零，因为星系现在仍能形成。）

最后，暴涨也解决了视界问题。天各一方的宇宙区域，通常被看作是没有因果联系的，然而，它们实际上在暴涨阶段之前有过短暂的因果联系。我们所观察的一切（还有很多我们观察不到的东西）在暴涨开始时，都挤在狭小的空间区域里。视界并不存在（至少不存在于我们以前所想的地方）。预言视界的存在，是基于假设宇宙创生以来的膨胀一直是平稳地减速，而没有考虑到指数增长的时期。

暴涨说干净利落地说明了宇宙学的几个由来已久的问题，然而，这一学说也不是没有滞碍难通之处。其主要滞碍是所谓的“优雅退场”问题。暴涨若要现出其魔术，那么，指数增长的时间就必须足够长，以使宇宙膨胀10的很多次幂。宇宙突然大规模地膨胀，使温度几乎立刻降至很接近于绝对零度。在我们看来，似乎没有什么能来阻止“冻结”即时发生，这样一来，暴涨还没有正式开始就被阻挡住了。

古斯在早期的暴涨理论中提出，宇宙很可能经历过一个所谓过冷的时期。物理学家们知道在日常生活中有这种过冷现象。例如，假如水是纯净的，便可以仔细小心地把它冷却到冰点以下而不结冰。然而，假如稍有扰动，过冷的水就会突然变成冰。而宇宙的过冷能够使宇宙在高温（统一力）阶段停留足够长的时间，使暴涨得以进行。但冻结发生时便来了问题。新的（“冻结的”）状态的“小泡泡”似乎可能会随机地出现，而且会开始以光速生长。在这些小泡泡里面没有暴涨，因为暴涨式生长的能量被转移到泡壁上了。最后，这些小泡泡会大到相互交叉的程度。具有高能的泡壁相互碰撞便会引发大规模的非均匀和非规则的东西，而这些非均匀、非规则的东西恰恰是暴涨说本来要解释的东西。

物理学家们仍在继续进行研究，以避开这乱麻一样的难题，使之不再困扰暴涨理论。有人提出一个见解，认为冻结状态的小泡泡会在暴涨中变得如此之大，足以包容整个的宇宙和很多其他的东西，因而，尽管在很大的尺度上，宇宙是不规则的、骚动不安的，但我们所观察到的宇宙则是其中的一块相对均匀、静止的区域。还有人提出，过冷阶段过去之后不是随即出现冻结状态的小泡泡，冻结过程很可能是慢吞吞的，这样，就能赶在宇宙从过冷状态转入冻结状态之前，留出相对长的时间使暴涨得以发生。这一理论的很多细节是高度依赖模型的。现在尚不能说，优雅退场的问题是否会得到满意的解答。

尽管有些技术性的滞碍难通之处，暴涨说所取得的广泛成功赢得了很多物理学家和宇宙学家的喜爱。假如这一学说是正确的，那就是说宇宙不必以一种非常特殊而有序的状态被创造出来。起始的引力不规则被暴涨消灭了，而随后而来的宇宙膨胀又使起始时无结构的宇宙物质演化出复杂的组织和结构。因而，复杂的宇宙秩序的起源完全可以被解释作纯自然过程的结果。

五、上帝

假如大统一理论不能说明问题，假如人存原理不被人接受，那么，宇宙大尺度的高度均匀的性质可被提出来作为一个具有创造力的设计者存在的证明。然而，这证明只能是消极的。谁也不敢保证，随着我们对早期宇宙的物理规律的认识进步，我们不会发现一种完满的解释来说明宇宙的有序。早先，太阳系复杂而有序的结构曾被认为是神造的，但后来被归入标准的天体物理学的领域，同样，大尺度宇宙秩序的那些未解之谜也可能有一天会得到自然的而非超自然的解释。

我们的结论必定是，现在没有肯定性的科学证据，证明有一个宇宙秩序（即负熵）的设计者和创造者存在。实际上，人们有把握地预期，现有的物理学理论将会为那些未解之谜提供完全令人满意的解释。

然而，大自然除了数学规律和复杂的秩序二者之外，还有更多的东西。大自然的第三个成分也需要解释。这第三个成分就是所谓的大自然的“基本常量”。我们正是在基本常量这一领域里，发现了一个宏伟设计的最为令人震惊的证明。

物理学家们所说的基本常量，是指一些在物理规律中扮演着基本角色的量，这些量在宇宙中所有的地方，在时间的所有的时刻里，都有相同的数值。用几个例子就足以说明这一点。在一遥远的恒星上的一个氢原子与地球上的一个氢原子是完全一样的。那里和这里的氢原子，其大小、质量以及内部的电荷都是相同的。但是，这些量的值在我们看来完全是一个谜。为什么氢原子里的质子重量是电子的1836倍？为什么会有这个数字？为什么它们的电荷是现在这个值，而不是某个其他的值？

大自然的各种基本力都包含着这种决定它们的强度和范围的数值。或许在将来的某一天我们将会有一个理论，可以以一种更基本的概念来解释这一切数字。不管怎样，反正人们发现这些常量的值对物质世界的结构具有关键性的意义。

我们且来看一看弗里曼·戴森所提出的一个简单的例子吧。强核力将原子核胶结起来不致散开，而强核力来自我们在第十一章里所讲的夸克和胶子。假如强核力不像现在这么强，原子核就会变得不稳定，就会蜕变。最简单的复合原子核是氘（重氢），是由一个质子附在一个中子上构成的。这中子和质子被强核力胶粘起来，但粘的并不牢固。假如核力弱百分之几，质子和中子的结合就会被量子分裂所破坏，结果就会是戏剧性的。太阳以及大部分恒星都把氘用作连续核反应的一个环节，以便持续不断地放光。假如除去氘，所有的恒星则要么熄灭，要么就再找一条进行核反应的途径来继续产生热。熄灭也好，再来一条新途径也好，都会大大地改变恒星的结构。

假如核力比现在稍强一点点，也会发生同样糟糕的后果。核力若是再稍微强一点，两个质子便有可能克服它们共有的电斥力而粘在一起。在大爆炸期间，质子要比中子多得多。当原初物质冷却下来时，中子就寻找质子以与之粘合起来。质子与中子的结合构成了氘，氘很快又经过进一步的结合，形成了氦元素。但是，剩余的质子完好如初，构成了制造恒星的原料。假如这些质子可以成对地粘合在一起，那么，每一质子对当中的一个质子就会衰变为中子，使质子对变为氘，然后再变为氦。这样，在一个核子力强出百分之几的世界里，几乎就不会有氢从大爆炸时留下来。类似太阳的稳定的恒星就不会存在，液态的水也不会存在。尽管我们不知道为什么核力具有现在的强度，然而，我们却知道，假如核力不是现在这样的，宇宙就会面目全非。生命是否能够存在也就成了问题。

使很多科学家觉得非同寻常的，倒不是基本常量值的改变会改变物质世界的结构，而是人类所观察到的物质世界的结构对常量的改变很敏感。基本力的强度稍微有一点差异，就会造成物质世界结构的剧烈变化。

还可以再考虑另外一个例子，是有关物质的电磁力和引力的相对强度的。电磁力和引力在形成恒星的结构的过程中，扮演的角色十分重要。恒星是由引力粘结起来的，引力的强度辅助决定了诸如恒星内部的压强之类的事情。另一方面，能量又以电磁辐射的形式从恒星中逸出。引力和电磁力这两种力的相互作用是复杂的，但个中的道理还是能被人很好地理解。一般说，重的恒星较亮，较热，可以毫无阻碍地将星核发生的能量以光和热辐射的形式输送到星的表面。轻的恒星则较凉，其内部仅以辐射的方式不能够足够快地放出其能量，因而必须辅之以对流，这就使它们的表层发生沸腾。

这两类星——热的、辐射的和凉的、对流的——分别被称作蓝巨星和红矮星。这两类星为恒星的质量划定了一个很窄的范围。而实际情况是，恒星内部电磁力和引力的平衡竟然确实使几乎所有的恒星都处于蓝巨星和红矮星之间的狭窄范围之内。然而，正如布兰东·卡特所指出的，②之所以会有这样幸运的事，完全是因为大自然基本常量之间具有奇妙的数值巧合。比如说，假如引力的强度变化哪怕是，也足以破坏掉这种数值巧合，于是，所有的恒星便只能不是蓝巨星就是红矮星。像太阳这样的恒星就不会存在，而且我们还可以说，依存于太阳一类的恒星的生命也不会存在。

我们所观察到的世界的结构之所以存在，完全是因为有这样一些数值巧合，但这些数值巧合的数目太多，在这里不能一一评论。（读者若想了解有关的完整讨论，请看我的一本书《偶然的宇宙》。）对于这些数值巧合，物理学家们见解不一。宇宙的初始条件好像是经过设计，于是，为了解释这一点，有人就可以求助于人存理论，假设存在着很多宇宙，在这些宇宙中，基本常量因某种原因具有不同的值。只有在那些基本常量恰好合适的宇宙中，才会形成生命和观察者。

基本常量的数值巧合也可被看作是设计的证据。常量的数值十分微妙，没有它们，物理学的各个不同的分支就不会接合得如此巧妙。这可被看作是上帝的所为。宇宙现今的结构显然对基本常量数值的微小变更十分敏感，因而，人们很难不这样想，宇宙的结构是经过精心设计的。当然，这样的一个结论只能是主观的，最终要归结为一个信仰问题。相信有一个宇宙的设计者来得容易一些呢，还是相信存在着弱人存原理所要求的多宇宙容易？很难设想，这两种假说能得到严格的科学验证。正如前一章所指出的，假如我们不能探访其他的宇宙或不能直接地感受它们，那么，相信它们存在就同相信上帝存在一样，必定仍是一个信仰问题。或许，将来的科学发展会使人们找到其他宇宙存在的更直接的证据，但是，在那天到来之前，大自然赋予基本常量的奇迹般的数值巧合就必定仍然是宇宙经过设计的最不可抗拒的证明。