虽然人们也许将诸如从其它元素比如硅生产的智慧电脑当作“活”的生物,在缺乏碳时,生命能自发地演化过却是令人怀疑的。其原因是技术性的,但必须与碳和其它元素结合的唯一方式有关。例如:二氧化碳在室温下呈气态,并在生物学上非常有用。由于硅是在周期表上在碳的正下面的元素,它具有类似的化学性质。然而,二氧化硅即石英在岩石收集上比在生物的肺中远远有用得多,尽管如此,也许生命形式可以在靠吃硅存活并且在液氨池子里有节奏地扭动尾巴之际演化。甚至那种独特的生命不能仅从太初元素演化,因为那些元素只能形成两种稳定的化合物,氢化锂,这是无色的结晶固体,还有氢气,它们没有一种是可能复制或者甚至恋爱的化合物。还有,事实依然是我们是碳的生命形式,碳的核包含六个质子,而这引起了碳和我们身体中的其它重元素如何被创造的问题。
第一步发生于较老的恒星开始积聚氦时,氦是当两个氢核碰撞并相互融合而产生的。这种聚变正是恒星何以制造使我们温热的能量。两个氦原子可依着顺序碰撞形成铍,这是核包含四个质子的原子。一旦铍形成了,在原则上它可能和第三个氦核融合而形成碳。然而并未发生,因为形成的铍的同位素几乎立即衰变回氦核。
虽然它也许听起来象哲学,弱人存原理可用来进行科学预言。例如,宇宙有多老了?正如我们很快就要看到的,为了我们的存在宇宙必须包含诸如碳的元素,碳是在恒星之中由加热更轻的元素而产生的。然后碳必须在一次超新星爆发中通过太空散射,而最终在新一代的太阳系中凝聚成行星的部分。1961年物理学家罗伯特迪克论证道,这个过程大约要花100亿年,这样我们在此存在意味着宇宙应至少那么老。另一方面,宇宙也不能比100亿年老太多,由于在遥远的将来恒星用的所有燃料会被用光,而我们需要热的恒星来维持我们。因此宇宙必须是大约100亿年那么老。那不是极端精密的预言,但它是真的——根据现有资料,大爆炸大约发生于大约137亿年之前。
正如宇宙年龄的情形,人存预言对于给定物理参量通常产生一个值的范围而非精确地描准它。那是因为我们的存在可能不需要某些物理参量的特殊值,它经常依赖于其值不偏离我们实际发现的太远的这类参数。此外,我们预料我们世界中的实际条件通常在人存允许的界限之内。例如,如果只有适度轨道偏心率,譬如讲在0和0.5之间允许生命,那么0.1的偏心率就不应该使我们惊讶,因为在宇宙的所有行星之中,也许一个相当百分比拥有偏心率那么小的轨道。但倘若结果是地球在一个接近完美的,具有比如说0.00000000001偏心率的园周上运行,那就的确会使地球变成非常特殊的行星,并且促使我们试图解释为何我们发现自己生活在如此反常的家园。这个思想有时被称作平庸原理。
与行星轨道形状、太阳质量等等有关的幸运的巧合被称作环境的,这是因为它们是从我们周围意外的好运而非从自然基本定律中的侥幸的机会产生。宇宙的年龄也是一个环境因素,在宇宙的历史中存在更早或更晚的时间,但因为这个时代是仅有的有助于生命的,因而我们必须生活在此时代。因为我们的栖息地只是在宇宙中存在的许多中的一个,而显然我们必须在一个支持生命的栖息地存在,所以很容易理解环境的巧合。
弱人存原理没有多少可争议的。但是存在一种较强的形式,我们将在这里论证,尽管一些物理学家很轻视它。强人存原理提议,我们存在的事实不仅对我们的环境而且对自然定律的可能形式和内容本身都加以限制。产生这种思想的原因是,似乎奇妙地有助于人类生命发展的不仅是太阳系罕有的特征,而且是我们整个宇宙的特征,解释后者要困难得多。
具有氢、氦和一点锂的太初宇宙如何演化成一个庇护至少一个拥有象我们这样的智慧生命的世界的故事可写成长篇巨作。正如我们早些提到的,自然力必须如此,使较重的元素——尤其是碳——能从太初元素产生,并且至少在几十亿年期间保持稳定。那些重元素是在我们叫做恒星的火炉里形成,这样力首先必须允许恒星和星系形成。那些是从早期宇宙的细微不均匀性的耔长成的,早期宇宙除了令人感恩地包含大约十万分之一的密度变化几乎是完全均匀的。然而,恒星的存在,我们由之构成的在那些恒星之中的元素的存在是不够的。恒星的动力学必须如此,有些会最终爆炸,此外还要精准地以一种能把重元素分配到太空去的方式爆炸。还有,自然定律必须要求那些残余能凝聚成新一代恒星,而合并新形成的重元素的行星环绕着这些恒星。正如为了允许我们得以发展,在早期地球必须发生某些事件,这个链条的每一环节对于我们之存在也都是必须的。但在宇宙演化引起的事件的情形,这类发展是由自然基本的力的平衡所制约,正是那些交互作用的力必须恰好使我们得以存在。
这也许牵涉到好多意外发现的好运气,弗雷德·霍伊尔是1950年代首先认识到这一点的一位。霍伊尔相信,所有化学元素最初都是由氢形成的,他觉得氢是真正的太初物质。氢具有最简单的原子核,该核只包含一个质子,它要么单独,要么和一至两个中子结合。(氢的或任何核的具有相同数目的质子数,但不同数目的中子的不同形式称为同位素。)氦和锂的原子的核包含两个和三个质子。我们今天知道,氦和锂元素也是太初合成的,那时宇宙年龄大约为200秒,合成的数量要少得多。另一方面,生命依赖于更复杂的元素。其中碳最重要,它是整个有机化学的基础。