新物理學思考 (1) 時空有始

新物理學思考 (1) - 時空有始

秦時月

2002年前發表於 宗教論壇

要比較聖經真理與科學發現不是一件容易的事情, 因為聖經與科學在不同的層次用不同的方法描述我們所處的世界. 作為上帝對人類的特別啟示, 聖經對人類所處世界的描述是宣告式的, 不存在推理和證明. 這點是容易理解的, 因為聖經的主要目的是啟示人的墮落與上帝的拯救, 從而對物理世界的描述就不是主要的目的, 而隻是啟示我們世界的走向. 科學則不同, 科學是要研究我們所處的世界是怎麽回事, 發現宇宙間的各種自然規律. 科學研究是一個不斷改錯的過程, 一定時期的理論可能會隨時間的推移被修改或推翻. 所以用某階段的科學發現來證明或反對聖經真理都是有一定的危險性. 然而這並不是說聖經真理與科學發現不能比較, 而是說比較時要格外小心. 畢竟上帝用聖經與大自然兩個方麵來啟示他自己, 我們會從科學研究史的走向看到科學理論不斷向聖經真理逼近.

聖經開宗明義宣告: 起初, 神創造天地. 這個宣告告訴我們: (1). 宇宙有起始; (2) 神創造了宇宙萬物. 但我們沒有被告知神創世的方法. 由於上帝的智慧不可測度, 上帝創世的方法必然奇妙, 充滿智慧. 神創世的宣告是在三千多年前給出的, 這一宣告在曆世曆代被不斷質疑是可想而知的. 大神學家聖奧古斯丁(354-430)在一千五百多年前更進一步闡述了這一教義, 他說: "宇宙與時間都有一個開始. 世界並不是在時間中被創造出來的, 而是與時間一起被創造出來的." 這一教義的闡述, 既是到現在對沒有現代物理知識的人來說都是不可思議的. 在當時受到各方非議, 是再自然不過的事了. 在13世紀基督教會接受了古西臘傳統的影響, 使奧古斯丁的深刻見解受到了嚴重挑戰. 但在後來的爭議中, 第四次拉特蘭會議(1215)反駁了亞裏斯多德關於宇宙年齡無限的哲學, 認定宇宙和時間確有開始, 並以此作為基督教的一個信條. 下麵讓我們來看看, 現代科學的發展, 是怎樣一步一步向著聖經的宣告逼近.

由於聖經宣告了上帝創造天地, 所以以前大多數希臘哲學家和科學家不喜歡宇宙創生的思想和概念, 因為它帶有太多神學幹涉的味道. 所以他們相信宇宙是從來就有的, 並將永遠存在下去. 這種信仰在很大程度上左右了人們關於宇宙模型的看法, 即人們相信一個靜態的宇宙模型.

亞裏斯多德認為地球是不動的, 太陽, 月亮, 行星和恒星都以圓周為軌道圍繞地球轉動. 在公元後二世紀, 這個思想被托勒密精製成一個完整的宇宙學模型. 這個模型被當時的科學界廣泛接受. 然而, 1514年哥白尼教士提出了一個更簡單的模型. 他的觀念是, 太陽是靜止的位於中心, 而地球和其它行星繞著太陽作圓周運動. 後來, 兩位基督徒天文學家開普勒和伽利略的觀察支持哥白尼教士的模型, 盡管它所預言的軌道不能完全與觀測相符合. 直到1609年, 亞裏斯多德 - 托勒密理論才宣告死亡.

後來開普勒修正了哥白尼理論, 認為行星不是沿圓周而是研橢圓運動,從而使預言與觀察相一致. 對這一切提供解釋則要歸功於大基督徒科學家 - 牛頓. 那是1697年, 牛頓出版了他的《數學的自然哲學原理》這部也許是有史以來物理科學上最重要的單獨的著作. 牛頓提出了物體的運動理論, 發展了分析物體運動的所需的複雜數學, 提出了萬有引力定律. 從而對天體運動做了很好的解釋.

然而, 牛頓的引力理論會導致一個非靜態的宇宙模型. 按照他的引力理論, 人們意識到恒星應該相互吸引, 它們不能保持基本不動, 不可能存在一個無限的靜態宇宙模型. 然而, 在二十世紀前, 從未有人暗示過宇宙是在膨脹或是在收縮, 可見宇宙靜態模型在人們信念中有何等重要的地位. 相反地, 他們試圖修正牛頓理論, 使引力在非常大距離時成為排斥力. 這不會對行星運動的預言有重大影響, 然而卻允許無限顆恒星的分布保持平衡 - 鄰近恒星之間的引力被遠隔恒星之間的排斥力所平衡. 現在我們知道, 既是有這樣的平衡也是不穩定的. 可見在科學研究中在一定信念的驅使下, 科學家會千方百計作出與自己信念相一致的假設.

直到19世紀末, 空間和時間一直被認為是萬物在其中運動的固定舞台, 它們不受其中任何事件的影響, 空間與時間被認為是無限的延伸. 既是在二十世紀初愛因斯坦的狹義相對論中, 也是如此. 而聖經宣告時間和空間有一個起始已經幾千年了, 始終沒有在科學上有任何顯示, 難道聖經錯了嗎?

然而, 1915年愛因斯坦提出了廣義相對論這一革命性思想! 這時, 空間和時間變成為動力量: 空間和時間不僅去影響宇宙中的每一事件, 而且它們也被宇宙中的每一事件影響, 愛因斯坦的廣義相對論方程預言一個
動態的宇宙模型! 然而靜態宇宙模型的信念是那樣的根深蒂固, 以至於愛因斯坦發表他的廣義相對論時, 還是肯定宇宙必須是靜態的, 使他不得不在他的方程中人為引進一個宇宙常數來修正自己的理論, 使靜態的宇宙成為可能. 再一次, 我們看到科學家的信念是多麽強烈地影響著科學家的研究行為. 但是, 愛因斯坦不愧為科學巨匠, 當事實證明他引入宇宙常數是錯誤時, 他勇敢地修正了自己的錯誤, 盡管他說感覺有些"刺激".

一個正在膨脹的宇宙到20世紀20年代才由美國天文學家哈勃觀測到. 他主意到, 各個星係不是在相聚, 而是以極高速度相離散. 這就是著名的"宇宙膨脹"概念. 愛因斯坦廣義相對論預言的動態宇宙模型得到了證實. 順此向上推究, 人們會得到宇宙時間有一起源 - 即宇宙大爆炸理論.

假如大爆炸理論隻是以哈勃和愛因斯坦的工作為支撐, 那麽, 該理論就不會得到它今天所得到的廣泛支持. 實際上, 還有一些其它有說服力的證據. 這並不是說我同意宇宙大爆炸理論就是最終真理, 而是要說宇宙及時間有起始的觀念基本的到了證實， 而顯示出科學與聖經真理的逼近過程.

然而, 宇宙靜態模型的信念在一些科學家心裏還是抹不去. 從物理上看,宇宙永生的主要困難是熱力學第二定律. 但是, 物理學家們時時提出一些機製來克服這一困難, 其中之一是"穩態理論". 這一理論一致認為, 宇宙的年齡是無限的, 但他們必須繞過"熱死寂"的問題. 其辦法是假定新的低熵物質在被不斷的創造出來. 霍伊爾試著提出一種新型的, 攜帶負能量的場來解釋物質持續不斷的創生. 這種場的穩步增強提供了物質
創生所需的正能量. 於是在宇宙穩態模型中就沒有上帝的地位了. 在此, 我們第三次看見科學家的信念是怎樣強烈地決定了科學家的思維模式.

穩態模型在哲學上對很多科學家具有極大吸引力, 因為它優美而簡潔, 不須上帝. 然而, 天文學的進展了結了這一理論, 65年發現的宇宙背景熱輻射成了訂在裝殮這一理論棺材上的最後一顆釘子.

終於, 現代科學證實了宇宙空間時間有起始這一三千多年前聖經宣告的真理, 為時空創始提供了強有力的物理學證據.

然而, 問題結束了嗎? 不! 遠沒有結束! 反對聖經真理的科學家繼續在問了:

"光有天地創始還不夠. 聖經告訴我們說, 上帝創造了宇宙. 科學能夠對大爆炸提出任何解釋嗎? " (保羅.戴維斯). 顯然好戲還在後頭呢!