有关宇宙的科学知识都有哪些？

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关于宇宙的科学知识非常广泛和深刻。以下是一些关于宇宙的科学知识的重要领域和概念：

1. 宇宙的起源和演化：宇宙起源理论探索了宇宙是如何从大爆炸开始进行扩张的，并随着时间的推移逐渐演化成现在的样子。宇宙膨胀理论和宇宙背景辐射提供了关于宇宙早期演化的重要证据。

2. 星系和恒星：宇宙中存在着无数个星系，每个星系包括成千上万颗恒星。恒星是由气体云坍缩形成的巨大球体，通过核聚变产生能量并发光。恒星的演化、结构和性质是天文学的重要研究领域。

3. 星系团和宇宙大尺度结构：星系聚集在星系团中，而星系团又集结成更大的结构，形成所谓的宇宙大尺度结构。研究宇宙大尺度结构可以揭示宇宙的组织和演化。

4. 奇点和黑洞：奇点理论研究了在极端条件下物质的行为，包括黑洞中心的奇点，这是宇宙中极度强大和密集的区域。黑洞的形成、性质和影响是天体物理学中的一个重要课题。

5. 宇宙暗物质和暗能量：大部分宇宙组成是暗物质和暗能量，它们对于宇宙的加速膨胀和结构的形成起着重要的作用。科学家目前还在努力理解暗物质和暗能量的本质。

6. 宇宙射线和宇宙微波背景辐射：宇宙射线是高能粒子和电磁辐射，它们提供了研究宇宙起源和宇宙尺度物理过程的重要信息。宇宙微波背景辐射是宇宙背景辐射的遗迹，它提供了关于宇宙早期演化的宝贵信息。

7. 行星和行星系统：除了恒星和星系，宇宙中还存在行星和行星系统。研究行星的形成、结构和特征有助于了解宇宙中生命的存在和适居性。

这只是关于宇宙的科学知识的一个小部分。天文学、宇宙物理学、宇宙学和相关领域的研究者们还在继续深入探索宇宙的奥秘。不断的科学研究和技术进步将进一步增加我们对宇宙的理解。

物理学家布兰登·卡特在1974年计算发现，如果带电粒子之间的相互作用强度小上百分之几，行星就无法形成，宇宙中仅有的凝聚态天体将是恒星；如果大上百分之几，恒星就永远不会爆发，恒星外部就不会有氢和氦以外的元素存在。不管哪种情况，都不会有复杂的化学反应，想必也就不会有什么生命。另一个例子：如果大爆炸时宇宙的初始膨胀率略高一点，就不会有恒星形成，宇宙中除了极其稀薄而且越来越稀薄的氢，什么也不会有。如果膨胀率略低一点，宇宙在大爆炸之后不久就会重新坍缩。对于其他一些并非由任何已知理论决定的物理常数，计算结果也是如此。对大多数——如果不是全部的话——物理常数来说，似乎是只要它们稍有不同，生命就不可能存在。

这是一个了不起的事实，甚至被引为证据来表明，这些常数是经过有意微调的，也就是说，是由某种超自然人物设计的。 这是神创论和设计论的一种新形式，其基础是物理规律的设计表象。然而，在任何情形下，因为现行的科学解释有瑕疵或欠缺就赞成超自然解释，都纯属错误，就像存在一件未破解的罪案不能成为鬼魂作祟的证据。

然而，无论这个事实是否构成设计表象，出于以下理由，它都是一个正当且重要的科学问题。如果事实是自然常数并非经过微调以便孕育生命，因为大多数有微小差异的变种仍然允许生命和智慧进化（尽管是在完全不同类型的环境里），那么这将成为一种未得到解释的自然规律性，是科学需要研究的问题。

如果物理规律就像看上去那样的确是经过微调的，那么有两种可能：

1、这些物理规律是唯一能在现实世界（即宇宙）中实现的。 对此我们应当预期，对于物理规律为什么是这样，必定存在一个解释。它要么与生命的起源有关，要么无关。如果有关，就把我们带回佩利的问题：它将意味着，规律有着能创造生命的“设计表象”；如果该解释与生命存在无关，那就没有解释以下问题：既然规律的本来面目与生命无关，为什么它们经过了适合创造生命的微调。

2、存在着拥有不同物理规律的其他现实世界，即平行宇宙。 其中大部分不允许生命存在，那么观察到的微调现象就只是狭隘视角所致。只有在拥有天体物理学家的宇宙里，才会有人思考为什么物理常数看上去是经过微调的。这种解释称为 “人择理论” 。

然而，经仔细检查可以发现 ，人择理论 根本就无法完成解释任务。为了弄清楚为什么，让我们考虑物理学家丹尼斯·夏默的一种观点。想象一下，将来有一天，理论学家对一个物理常数计算出，它在什么样的取值范围内能使（合适的）天体物理学家出现的概率相当大。比方说这个范围是137到138（真正的常数无疑不会是整数，但让我们把事情简单化）。他们还算出，该常数取值为该范围的中点即137.5时，天体物理学家出现的概率最高。

接下来，实验专家着手直接测量该常数，可能是在实验室里测量，也可能是通过天文观测进行。他们会预测什么？有趣的是，由人择解释可以立即推导出一个预测：观测值不会刚好是137.5。因为假如是这样的话就不对头了。作为类比，想象一下，用飞镖靶的靶心区域代表这个能产生天体物理学家的取值范围，预测扎中靶心的一支典型飞镖会刚好扎在正中央，将是错误的。同样地，在能够发生此类测量（因为有天体物理学家存在）的绝大多数宇宙里，该常数不会刚好取中能产生物理学家的最优值；以靶心区的大小来衡量，该常数的取值与最优值的距离也不会特别近。

所以夏默的结论是，如果我们确实测量了这样一个物理常数，并发现它非常接近产生天体物理学家的最优值，这将从统计上推翻而不是证实有关其取值的人择解释。当然这个值可能就是一个巧合，但如果我们愿意接受在天文学上不太可能发生的巧合来当作解释，那么从一开始就不必为微调感到困惑。而且，天体物理学家相对说来不太可能出现在那些条件恶劣到难以允许天体物理学家存在的宇宙里。所以，如果我们在想象中把允许天体物理学家产生的所有取值排成一条线，那么人择解释会让我们预测，测量值将落在某个典型的点上，不会太靠近中央或两头。

然而——在此我们得出夏默的主要结论——如果有多个常数需要解释，预测就完全变了。因为，尽管任一常数都不太可能靠近取值范围的边缘，但常数越多，其中至少有一个靠近边缘的可能性就越高。在只有一个常数的情况下，有20%可能的取值靠近取值范围边缘，80%“远离边缘”。但如果有两个常数，取值要“远离边缘”就得满足两个约束条件，只有64%的概率能做到，有36%的概率靠近边缘。有3个常数，就几乎有一半的可能取值靠近边缘。有100个常数，就有超过99.9999999%的取值靠近边缘。所以，涉及的物理规律常数越多，一个典型的有天体物理学家的宇宙从存在的概率上就越接近0。我们并不知道到底有多少常数参与其中，但看上去有那么几个，因此，夏默得出结论认为，人择解释预测，宇宙只是勉强能产生天体物理学家——与一个常数时的预测几乎完全相反。也就是说，即使存在平行宇宙，我们也是那十分罕见地产生了生物的一个。

认为所有逻辑上可能的物理规律都在不同宇宙中实现了，这种理论作为一个解释还有更严重的问题。考虑这类无穷无尽的事物时，往往没有客观方法来“计数”或“测量”拥有某一种属性而不是另一种属性的宇宙到底有多少个。另一方面，在所有逻辑上可能的实体中，能够理解自身（就像我们所处的现实世界那样）的实体，在任何合理意义上都肯定是极少数。认为其中有这么一个世界 “就那么出现了”， 没有任何解释，无疑只是一种自然发生论， 就不算是一个好解释 。这样的解释和上帝创世说差不多。

出于这些原因，我得出结论认为，人择推理和平行宇宙的理论，很可能成为对明显的微调及其他观察结果的部分解释，但永远不会成为对于我们为何观察到一些现象的完整解释，这些现象用另外的方式看上去太具有目的性了，以至于无法将其解释为偶然。这需要用具体自然法则表述的具体解释。微调之谜的答案应当用一个解释来表述，后者能具体解释我们观察到的事物。就像惠勒所说的，它应该是“一种理念，如此简单，如此美丽……我们全都会互相说，哪里还会有其他可能呢？”换句话说，问题并不在于世界复杂到我们没有办法理解它为什么看起来是这样，而在于世界简单到我们还未能理解它。但这一点只有在事后才是显而易见的。

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