物理学家长期以来一直在努力解决宇宙为什么能够支持智慧生命的进化这个问题。由大约30个所谓的基本常数所代表的许多力和粒子的值，似乎都完美地排列在一起，使它成为可能。
重力。如果引力再弱一些，物质就很难聚集在一起形成恒星、行星和生物。如果它更强，也会产生问题。为什么我们这么幸运？
我和同事约翰·皮科克（John Peacock）和卢卡斯·隆布里斯（Lucas Lombriser）最近发表的研究表明，我们的宇宙可能不是为生命量身定做的最佳环境。事实上，我们可能并不生活在最可能存在的宇宙中。
我们特别研究了智慧生命的出现如何受到宇宙中“暗能量”密度的影响。这表现为一种加速宇宙膨胀的神秘力量，但我们不知道它是什么。
好消息是我们仍然可以测量它。坏消息是，观测到的值比我们从理论中期望的要小得多。这个谜题是宇宙学中最大的开放问题之一，也是我们研究的主要动机。
我们测试了“人为推理”是否可以提供一个合适的答案。人择推理是指我们可以从我们人类存在的事实中推断出宇宙的特性。上世纪80年代末，诺贝尔物理学奖得主史蒂文·温伯格（Steven Weinberg）讨论了暗能量密度观测值的一种可能的人为解决方案。
温伯格推断，更大的暗能量密度会加速宇宙的膨胀。这将抵消引力将物质聚集在一起并形成星系的努力。更少的星系意味着宇宙中更少的恒星。正如我们所知，恒星对于生命的出现至关重要，所以太多的暗能量会抑制像人类这样的智慧生命出现的可能性。
温伯格接着考虑了一个由不同可能的宇宙组成的“多元宇宙”，每个宇宙都有不同的暗能量含量。这种情况是一些宇宙膨胀理论的结果，宇宙膨胀是宇宙历史早期加速膨胀的一段时期。
温伯格提出，在多元宇宙中，无论是真实的还是假想的，只有一小部分宇宙具有足够小的暗能量密度，使星系、恒星乃至最终的智慧生命得以出现。这就解释了为什么我们观察到的暗能量密度很小——尽管我们的理论认为它应该大得多——否则我们就不可能存在。
温伯格推理中的一个潜在缺陷是，他假设宇宙中最终形成星系的物质比例与形成的恒星数量成正比。大约35年后，我们知道事情并没有那么简单。然后，我们的研究旨在用一个更现实的恒星形成模型来验证温伯格的人为论点。
我们的目标是确定在给定暗能量密度的宇宙的整个历史中形成的恒星数量。这可以归结为一个计数练习。
首先，我们选择了一个介于0到10万倍观测值之间的暗能量密度。根据数量的不同，引力可以或多或少地将物质聚集在一起，从而决定星系的形成方式。
接下来，我们估计了随着时间的推移，星系中每年形成的恒星数量。这一结论来自于可以为恒星形成提供燃料的冷气体的数量与星系流出物的相反作用之间的平衡，后者加热并将气体推到星系外。
然后，我们确定了在某个宇宙模型的整个生命周期（过去和未来）中转化为恒星的普通物质的比例。这个数字表示宇宙产生恒星的效率。
然后我们假设宇宙中产生智慧生命的可能性与恒星形成效率成正比。如上图所示，这表明，最适宜居住的宇宙包含的暗能量密度约为我们宇宙中观测到的暗能量密度的十分之一。
因此，我们的宇宙离最适宜生命存在的地方并不太远。但它也不是最理想的。
但为了验证温伯格的人为推理，我们应该想象在多元宇宙中随机选择一种智能生命形式，然后问他们观察到的暗能量密度是多少。
我们发现其中99.5%的暗能量密度比我们在宇宙中观测到的要大。换句话说，我们似乎生活在多元宇宙中一个罕见而不寻常的宇宙中。
这与具有更多暗能量的宇宙将抑制恒星形成的事实并不矛盾，因此减少了形成智慧生命的机会。
通过类比，假设我们想把300个弹珠分到100个盒子里。每个盒子代表一个宇宙，每个弹珠代表一个聪明的观察者。在第一个盒子里放100个玻璃球，在第二个盒子里放4个然后在其他盒子里放2个玻璃球。显然，第一个盒子里的弹珠是最多的。但如果我们从所有盒子中随机取出一个弹珠，它更有可能来自另一个盒子而不是第一个。
同样，暗能量少的宇宙更适合生命生存。但是生命，尽管不太可能，仍然可以在许多可能的宇宙中产生，这些宇宙也有丰富的暗能量——其中仍然会有一些恒星。我们的计算发现，所有宇宙中的大多数观测者将体验到比我们宇宙中测量到的更高的暗能量密度。
此外，我们发现，最典型的观测者测量到的值大约是我们宇宙的500倍。
总之，我们的结果挑战了人类的观点，即我们的存在解释了为什么我们的暗能量值如此之低。我们本可以更容易地在一个暗能量密度更大的宇宙中找到自己。
如果我们采用更复杂的多元宇宙模型，人择推理仍有可能被挽救。例如，我们可以允许暗能量和普通物质的数量在不同的宇宙中变化。也许，由于更高的暗能量密度而减少的智慧生命的繁殖可能会被更高的普通物质密度所补偿。
无论如何，我们的发现警告我们不要过分简单化地应用人为的论点。这使得暗能量问题更加难以解决。
我们宇宙学家现在该怎么做？卷起袖子，努力思考。只有时间才能告诉我们如何解开这个谜题。不管我们怎么做，我相信这将是令人难以置信的激动人心。