假如宇宙中少了 4 种基本作用力中比较不重要的一种——弱核力，那么行星还能形成，生命还会诞生吗？

长期以来，物理学上一个经久不衰的话题就是基本物理学常数问题。

物理学家很早就发现，我们这个世界中的很多重大事件深深依赖于物理学定律中涉及的一些基本常数。所谓重大事件，包括物质的形成，星系的演化，生命的诞生等等。比如说，如果强核力稍强或者稍弱一点，恒星就合成不出碳和其他构成行星所需的元素，生命就更不用说了；如果质子的质量比现在只多 0.2%，大爆炸之后形成的氢原子都会在几乎一瞬间衰变成中子，不会有任何原子在宇宙中形成。这样的例子还有很多。

那么，为什么我们的宇宙如此微妙呢？为什么这些基本物理学常数要取这个值而不是另一个值？对此，一部分宇宙学家提出，我们的宇宙并非唯一，而只是众多平行宇宙中的一个。这些宇宙可以突然从真空中冒出来，然后像我们的宇宙从大爆炸中诞生一样，然后膨胀成一个辽阔的区域。每一个宇宙都带有自己的一套基本物理常数，这些常数很可能与我们的完全不同。在绝大多数的宇宙中，或许连物质都不允许存在，更不用说星系、恒星、行星和生命了。但因为平行宇宙的数量非常庞大，也许刚好 " 瞎蒙 "，拼凑出一套 " 正确 " 的物理常数，使得物质、星系、恒星、行星和生命都有了形成的可能。——不用说，我们就处于这样一个幸运的宇宙中。

但是，为了让平行宇宙中生命得以产生，这套基本常数的取值是否是唯一呢？今天我们就来探讨这个问题。

元素合成三部曲

引力、电磁力、强核力、弱核力是我们的宇宙中 4 种基本作用力。从 " 基本 " 二字就可以看出，它们似乎是必不可少的。

譬如，没有强核力把夸克三个一组 " 捆绑 " 成质子和中子，再把质子和中子 " 捆绑 " 成原子核，我们所知的物质就不会存在。没有电磁力，宇宙中就没有光，也不会有任何原子和分子。没有引力，物质就不会聚集成星系、恒星和行星。

第 4 种基本作用力是弱核力。在如今的日常生活中，它的存在已经变得可有可无，但在我们的宇宙演化史上，它曾经扮演过一个重要角色。弱核力的作用有很多，其中之一就是使中子转变成质子、质子转变成中子的反应得以发生。在大爆炸的最初一刹那，先是夸克 3 个一组结合成质子和中子，而后，质子 4 个一组再聚变成氦 -4 原子核。这个过程被称为 " 大爆炸核合成 "，发生在宇宙诞生的最初三分钟。在这个过程中，弱核力起到了重要作用。没有它，氦 -4 原子核就无以产生，而氦 -4 是合成周期表中更重元素的基础。直到今天，这个核反应仍然在太阳内部进行着，我们从太阳上接收到的绝大部分能量就来源于此。

大爆炸核合成完成后，由于宇宙的膨胀，温度迅速下降，元素合成的过程也中断了。经过几十亿年的沉寂，氢气和氦气在引力作用下聚集成恒星，在恒星内部核反应才再次被 " 点燃 "。此时，元素的合成进入到第二阶段，即 " 星际核合成 " 阶段。包括碳、氧在内的大部分原子序数低于铁的元素就是在这一阶段 " 锻造 " 出来的。这一阶段基本上不涉及弱核力。

对于第二阶段的核合成来说，到铁元素就戛然而止了，因为要合成比铁更重的元素，恒星的温度还不够高。只有当恒星燃烧到了晚期，一些大质量的恒星发生超新星爆发，产生了上千亿度的高温，在这样的条件下，才合成出了所有比铁更重的元素。这是元素合成的最后阶段，即所谓的 " 超新星核合成 " 阶段。随后，恒星的所有元素随着超新星爆发，被抛撒到了宇宙空间。

如此看来，如果一个宇宙中没有弱核力，那么元素合成的第一阶段都不可能发生，更遑论后面的过程了。然而，2006 年，以色列物理学家杰拉德 · 佩雷斯通过理论研究发现，即使宇宙从一开始就缺少弱核力，后面的一些元素合成过程也依然可能发生，甚至仍然有可能演化出一个适宜生命生存的宇宙来。

在那个世界铁是

最重的元素

在无弱核力的宇宙中，质子聚变成氦的核反应将不会发生，因为该反应需要弱核力的参与。但是制造元素还是可以通过其他途径来实现。比方说，在我们的宇宙中，物质的数量远远多于反物质，但只要对控制正反物质比例的参数稍加改动，就足以确保大爆炸核合成能够产生出大量的氘核。氘是氢的一种同位素，原子核中除了 1 个质子外，还多了 1 个中子。这样一来，通过 1 个质子加 1 个氘核聚变成氦 -3（由 2 个质子和 1 个中子组成）的核反应，恒星仍然能够发光发热。

跟我们宇宙中的同类恒星相比，这种无弱核力恒星的温度会低一些，尺寸也要小一些。根据计算机模拟，这种恒星可以持续燃烧大约 70 亿年，几乎与目前太阳的年龄相当，能量辐射率只比太阳低几个百分点。

就像我们宇宙中的恒星一样，无弱核力的恒星也能完成 " 星际核合成 " 阶段，通过一步接一步的核聚变反应，合成越来越重的元素，一直到铁。为什么这一阶段不能合成比铁更重的元素呢？因为 26 号元素铁的原子核是所有原子核中最稳定的，要合成比铁更重的元素，恒星的温度还不够高。

在我们的宇宙里，虽然恒星内部无法合成比铁更重的元素，但超新星爆发时，温度可以达到上千亿度（是太阳内部温度的上千倍），元素合成的过程就可以继续下去了。原子量比铁重的元素，像金、银、铜、铀、钍等都是在这一阶段合成的。最后，超新星把自己炸得粉碎，合成的元素也随着散布到星际空间，成为组成新的恒星和行星的材料。

但是超新星核合成需要弱核力的参与。在没有弱核力的宇宙中，这一阶段将不会发生。所以在没有弱核力的宇宙中，铁是最重的元素。

依然可以涌现生命

即使恒星合成出了所有自然界中能稳定存在的元素，但要是不通过超新星爆发的形式，炸毁自己，把它们抛撒出来，像地球这样的岩石态行星也一样无以形成。

在我们的宇宙中，超新星可分成两大类：一类是由超大质量的恒星引力坍缩引起的，这类占多数；另一类是白矮星从伴星上吸积了太多的物质后，引发热核爆炸所致。在前一类超新星爆发中，大量向外辐射的中微子把能量从恒星核心传递出来，" 驱动 " 冲击波把整颗恒星炸得粉碎，这样，合成的元素也散布到了宇宙空间。

而在这过程中起到重要作用的中微子正是通过弱核力产生的。假如宇宙里没有弱核力，这类超新星就不会爆发，成了 " 哑弹 "，所有的 " 宝物 " 都紧紧捏在自己手中。所以，没有弱核力的宇宙只能通过后一类超新星爆发来抛撒物质。但是这一类超新星爆发比较罕见，所以抛撒出来的物质将比较稀少，由此一来，在没有弱核力的宇宙中，行星数量会比我们的宇宙少得多。

考虑到无弱核力的恒星相对较冷，如果一颗无弱核力的类地天体像地球一样温暖，容许液态水存在，那它到母恒星的距离只能是日地距离的 1/6 左右。对于生活在这样一颗行星上的居民来说，他们的 " 太阳 " 看上去会大得多。

无弱核力的 " 地球 " 在其他方面也与我们的地球有着霄壤之别。在我们的地球上，板块构造和火山活动都是地球内部的铀和钍等放射性同位素衰变产生的热量来驱动的。而无弱核力的宇宙不可能合成比铁更重的元素，那么自然也不会有这些放射性元素。如此一来，无弱核力的 " 地球 " 就了无生趣了。

至于生命，那是一种化学过程，与核力无关，而既然在无弱核力的宇宙中，生命所需要的元素已经一应俱全，那么应该不会阻止与我们类似的生命诞生。

如此看来，就算一个宇宙中只有 3 种基本作用力，也可以成为适宜生命生存的地方。换句话说，基本物理学常数看来并非唯一，因为在一个没有弱核力的宇宙里，这套常数虽然与我们的宇宙不同，但生命照样可以涌现。这个结论对于我们理解自己在众多平行宇宙中的真正位置，或许是很有启发意义的。