人择原理是布兰登·卡特在1973年首次提出的，该原理指出，我们生活的宇宙经过了微调，可以孕育生命。从那以后，它引发了激烈的争论。现在，一篇发表在《宇宙学和天体粒子物理学杂志》（JCAP）上的新论文，由加州大学戴维斯分校物理与天文学系的物理学家Nemanja Kaloper和德意志电子同步加速器（DESY）的教授Alexander Westphal共同撰写，首次描述了一种通过实验验证这一假设的方法。

　　人择原理（AP）可以用不同的方式表述。这些观点的范围从对事实的简单描述——“如果我们在这里观察它，宇宙就会随着智能生命出现的必要条件而进化，”被称为弱ap——到一些更激进的观点：“宇宙必须以某种方式进化，导致我们的存在。”这种更强的解释，被称为强AP，经常冒险进入形而上学的领域，暗示一种“设计”，超越了科学探究的领域，进入宇宙。

　　根据许多科学家的说法，AP的问题在于，它作为一种科学工具并不是特别有用，因为它不能产生可测试的、可量化的预测，这些预测既可以扩展我们的知识，又可以使原则受到审查。没有这一点，它更像是一个哲学猜想，而不是一个科学假设。

　　然而，美联社确实提出，我们的宇宙要发展成为一个适合碳基生命生存的地方，它必须从一系列相当特定的初始条件开始。例如，我们通过观察描述宇宙的方程中使用的某些常数的值来推断这一点——比如引力常数、电子电荷和普朗克常数——它们必须是“刚刚好”的。否则，我们将拥有一个非常不同的，最重要的是，不适宜居住的宇宙。

　　通过建立AP暗示的精确初始条件，并基于当前的物理模型计算宇宙如何演化到现在的状态，我们可以将结果与实际的天文观测结果进行比较。理论与现实之间的任何差异都将提供AP有效性的衡量标准。

　　Nemanja Kaloper和Alexander Westphal的新工作提供了一些具体的预测，可以在未来几年找到观测证实。

　　为了理解他们的提议，必须概述宇宙学研究中的一些关键要素：

　　宇宙膨胀

　　在它存在的最初时刻，宇宙经历了一段快速膨胀的时期：在短短10-36秒内，它从一个无限小的尺寸（几乎为零）增长到一个宏观尺度（一些理论将它描述为葡萄或足球的大小）。在此之后，膨胀速度放缓，继续以类似于我们今天观察到的速度进行。这个早期阶段的物理学是非常不寻常的，由量子现象（控制无限小的物体）主导，这些现象影响了后来的进化，使我们今天看到的星系、恒星等结构的形成成为可能。尽管宇宙暴胀的直接证据尚未被发现，但它是一个强有力的理论，预计在未来几年将得到观测证实。

　　暗物质

　　你可能听说过：实验观察告诉我们，宇宙的很大一部分——大约六分之五的物质——是由我们无法直接观察到的东西组成的。我们称其为暗物质，但其真实性质尚不清楚。已经提出了许多假设，都在等待实验/确认，预计在不久的将来。

　　就可以

　　暗物质的候选者之一是轴子。这些粒子——或者更有可能是一整类粒子——非常轻（例如，比电子轻得多）。轴子最初被提出用来解释一种被称为CP对称违反的量子现象，它涉及弱核相互作用，这是四种基本力之一（其他三种是引力、电磁力和强核相互作用）。然而，研究人员注意到轴子的某些特征——据信是在宇宙膨胀期间大量形成的——与暗物质的特征一致，比如它们与自身和普通物质的相互作用最小。对黑洞的观测将在未来几年证实它们的存在。

　　测试AP需要结合这三个元素。

　　Kaloper解释说：“LiteBIRD卫星有可能发现接近当前极限的原始重力波，这与高尺度膨胀相匹配。”“大多数宇宙学家会认为，这证实了大规模的暴胀。”“LiteBIRD”是日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）计划于2032年发射的实验卫星。

　　“我们也有可能发现超轻轴子探测宇宙中超大质量黑洞的迹象。轴子影响黑洞的自旋质量比，这是可以观察到的，”Kaloper继续说道。许多实验已经在研究黑洞，更多的实验将在不久的将来开始运作。

　　“最后，”Kaloper补充道，“未来的暗物质直接搜索可能会发现暗物质主要不是由超轻轴子组成的。在这种情况下，我们会认为人择原理失效了。”

　　然而，这一结果并不能得到保证。

　　“另一方面，如果直接的暗物质搜索发现暗物质实际上是超轻轴子，”Kaloper继续说，“那么我认为我们会同意人择原理实际上通过了这个测试；事实上，这是可能发生的。”

　　“我觉得特别有趣的是，这两种选择都可能在不久的将来进行实验测试，”Kaloper总结道。“就我和我的合作者所知，我们的具体例子是人择原理实际上可能无法通过测试的第一个案例，而不是简单地宣布它不适用。关键是，高尺度暴胀和质量为10-19 eV的超轻轴子的存在意味着暗物质“一定”是一个轴子：在典型的初始条件下，我们最终会得到太多的暗物质，我们迫切需要人存原理来约束它。为了发现轴子不是暗物质，我们会推断初始条件不仅不可能（这可以人为地固定），而且极其不可能，这甚至不属于人为推理的范畴。”

　　因此，我们需要再等几年，甚至更长的时间，才能收集到所有必要的证据来证明人择原理是正确的还是错误的。但如果它无法通过测试呢？

　　Kaloper解释说：“在不改变任何其他前提（引力的普适性、早期暴胀和超辐射现象）的情况下，我们简单的人论公式的失败将表明，不同的规则支配着初始条件。”要么不同的初始条件不是同等可能的，有些受到尚未理解的新动力学的影响，要么有些初始条件是完全不可能的。或者，真正的宇宙学理论可能比我们想象的要复杂得多。”

　　Kaloper总结道：“人们还可以想象更戏剧性的场景，但至少就目前而言，对我来说，这些似乎都是幻想。”