本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
與生物學或地質學不同，物理學直到現在才被認為是一門歷史科學。物理學家一直以能夠從第一原理推匯出宇宙中絕大多數現象而自豪。事實上，生物學和化學是不同的。偶然性和不確定性在化學和生物現象的演化中起著重要作用，因此在一定程度上，這些學科的科學家已經意識到，問及起源和第一原理的問題毫無意義。
生物學中最重要的“基本定律”是自然選擇的進化。但是，儘管該定律在宏觀尺度上是基本的，但其在微觀層面的細節並不能真正用起源來解釋。例如，細菌鞭毛是意外和時間的產物，這是一個參與運動、攝食和飛行的關鍵結構，是由基因共享、重組以及某些物種在數十億年中的選擇性生存造成的。雖然人們可以推測，但不可能確切地知道導致這種奇妙的分子馬達進化的所有細節。因此，生物學家已經接受歷史和意外作為其基本定律的組成部分。
直到現在，物理學還是不同的。宇宙中幾乎所有事物都可以用諸如愛因斯坦的引力理論（廣義相對論）或量子力學定律等基本定律來解釋。如果你想解釋星系的形狀和結構，你可以從受引力定律支配的各種粒子的精確運動中找到解釋。如果你想解釋為什麼水是 H20 而不是 H30，你可以從量子力學的原理中尋找解釋，而量子力學又決定了化學鍵的定律。
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但是，在這種非常成功的解釋水平之外，似乎存在著僵局。當你試圖解釋自然界最深刻的事實之一時，問題就出現了，那就是自然界的基本常數被微調到了極致，如果這些常數的值稍有不同，我們所知的宇宙將不復存在。例如，如果將原子核結合在一起的強力的強度甚至小或大幾個百分點，就無法想象生命的存在。科學家們數十年來一直在努力解釋為什麼其他數字，如普朗克常數或電子質量的值是現在這樣的。現在看來，他們似乎放棄了這樣做的努力，或者至少放棄了像他們一直以來那樣做的方式。
我最近讀的兩本書讓我明白了這一點。一本是馬克斯·泰格馬克（Max Tegmark）的《我們的數學宇宙》。在這本書中，泰格馬克帶我們進行了一段令人眼花繚亂的現代物理學之旅，最終到達了多個宇宙的奇幻領域。這並不是第一本這樣做的書。人們已經援引多個宇宙來解釋物理學中的許多問題，但它們最常見的用途是嘗試解釋（或解釋掉，正如一些人似乎正確地認為的那樣）基本常數的問題。所謂的“解決方案”聽起來很簡單；如果我們假設存在無數個宇宙，每個宇宙的常數都有不同的值，我們就可以停止疑惑為什麼基本常數具有如此精確的值。我們的宇宙恰好具有正確的組合，可以使有知覺的生命出現，並首先提出這樣的問題。
暫且不談多個宇宙仍然屬於推測和科幻小說，而不是科學，真正令我震驚的是，它們最終將物理學帶入了生物學的領域。物理學家本質上是在說，過去存在多個宇宙，現在可能也存在多個宇宙，而我們獨特的宇宙及其基本常數的特定組合是一種偶然。多重宇宙論證與建立自然選擇進化為生物學核心的論證非常相似：存在許多具有多種基因型和表型特徵的物種，而我們人類自身就是偶然性和歷史意外的結果。這與其說是一種解釋，不如說是一種不完全知識的承認，但生物學家對此表示滿意，因為它不會使任何自然法則無效，並且仍然是令人滿意的總體理論的一部分。
看起來，隨著多個宇宙的假設，物理學家也從基本解釋定律的土地踏入了歷史意外和偶然性的土地。這是迄今為止物理學運作方式的根本轉變，是對物理學家自然觀的相當痛苦的打擊。人們也可能會說，生物學正在最後嘲笑。在十六世紀和十七世紀，當生物學仍在進行凌亂的資料編目工作並試圖理解這種混亂時，物理學卻在不斷前進，發現了自然界中精確的規律和普遍性。此後，包括生物學和經濟學在內的幾個科學領域都遭受了“物理學嫉妒”。但現在具有諷刺意味的是，物理學從第一原理預測一切的成功可能已經成為其自身成功的受害者。可能的情況是，物理學家的驚人發現本身已經揭示了他們自身的侷限性。在物理學家和作家艾倫·萊特曼（Alan Lightman）的最新著作《偶然的宇宙》中，他這樣說道
“宇宙學發現和思想的重大發展導致世界上一流的物理學家提出，我們的宇宙只是眾多宇宙中的一個，這些宇宙具有千差萬別的特性，而我們特定宇宙的一些最基本特徵只是偶然事件——宇宙骰子的隨機擲骰。在這種情況下，就沒有希望用基本原因和原理來解釋這些特徵。”
萊特曼還引用了物理學泰斗史蒂文·溫伯格（Steven Weinberg）的話，他認識到他的學科歷史上的這個分水嶺
“我們現在發現自己正處於理解自然定律的歷史性岔路口。如果多重宇宙的想法是正確的，那麼基本物理學的風格將發生根本性的改變。”
儘管溫伯格沒有說這一點，但多重宇宙令人沮喪的地方在於，它的存在可能永遠停留在假設階段，而永遠無法得到證實。這是一個更加糟糕的局面，因為科學家最討厭的事情莫過於一個問題沒有答案，而不是一個令人不快的答案。說許多物理學家——尤其是像溫伯格這樣在 60 年代和 70 年代參與了物理學驚人革命的人——對此感到沮喪，這並不算不準確。物理學向歷史科學的蛻變意味著，困擾該領域最傑出從業者的許多事實可能都是偶然的產物，並且根本無法用更基本的定律來解釋。我必須強調，這並不是我在這裡想象的某種“物理學終結”的場景（不像我的《大眾科學》同事約翰·霍根）；仍然有許多非常具有挑戰性的問題涉及基本定律的應用，這些問題將使物理學家們忙碌數十年。其中最重要的是湧現現象的難題，而湧現現象本身在神經科學和經濟學等領域非常基本。我也不是暗示物理學家應該簡單地放棄尋找基本定律。但是他們尋找這些定律的方法論可能必須改變。就宇宙中某些構建模組似乎存在於非常狹窄的約束中的深層問題而言，物理學家可能不得不簡單地接受一個事實，即對於該事實沒有真正的因果解釋。
物理學家因為他們似乎在尋找基本定律的道路上觸底而感到沮喪是合理的嗎？我不這麼認為。自從達爾文寫出他的偉大著作以來，生物學家就一直了解偶然性和意外，但這不僅沒有使他們情緒不穩定，而且也沒有阻止他們在本學科中取得驚人的發現。僅僅因為一個定律系統可能具有基於意外的歷史起源，並不意味著仍然沒有關於該系統的重要真理等待被發現。但更重要的是，也許物理學家需要擁抱偶然性，使其像其他任何事物一樣成為一項基本定律。生物學家知道這一點；事實上，他們知道，沒有偶然性，就不會有進化，而且他們知道，正是由於歷史的偶然，他們才能研究地球呈現給他們的無比豐富的生命結構寶庫。
最好的辦法是讓物理學家意識到，僅僅因為他們學科的終極定律可能具有根本性的偶然起源，並不意味著這些定律的表現形式就不那麼重要或有用。他們應該從生物學家的劇本中摘出的最重要的一頁非常簡單；當一個領域的思想發展時，該領域的從業者最好也隨之發展。