《霍金作答天問》
第一章 有上帝存在嗎?
科學一直在不斷回答著原本屬於宗教信仰領域裏的一些問題。早期的宗教信仰就試圖回答我們問的一些問題:人類為什麽存在,我們從哪裏來?很久以前,答案幾乎總是同一個,上帝創造一切。世界是一個可怕的地方,即使那些強悍如維京人的人,也相信是超自然的生命製造了像閃電、風暴或者像日食這樣的自然現象。現在,科學給出了更好、更準確的解釋,但是人們還是抓住宗教信仰(所提供的答案)不放,因為宗教信仰(的答案)讓他們感到舒適,他們不相信或者不能理解科學。
幾年前,英國泰晤士報首頁刊登了一個標題為,“霍金:上帝並未創造宇宙”。文章插圖顯示,上帝正看著米開朗基羅展示的雷鳴設計圖樣,同時也配上一張我的看起來似乎躊躇滿誌樣子的照片。他們把我弄的好像要與上帝決鬥似的。但是, 我與上帝無冤無仇。我不想給大家一種印象,我的工作是要證明上帝存在與否。我的工作是,找到理解我們周圍宇宙的理性框架。
幾個世紀以來,像我這樣的殘疾人一直被認為是生活在上帝的詛咒之下。好吧,就算是有可能我得罪了天庭,但是我更願意相信,我們可以用另外的方法,按照自然的法則,來解釋世間的一切。如果你像我一樣相信科學,你就會相信有一些規律永遠是要被遵循的。如果你喜歡,也可以稱這些規律是上帝做的功。但是,這僅僅是一種表述,而非一種上帝存在的證明。
在公元前300年左右,一位名叫阿裏斯塔克斯的希臘哲學家,對日食,特別是月食十分著迷。 他勇敢地質疑這些是否真的是諸位天神的所作所為。 阿裏斯塔克斯是一位真正的科學先驅。他仔細研究了天空,並得出了一個大膽的結論:他意識到月食是地球經過月球時,地球遮擋光線,投在月亮上的陰影,而非什麽神秘事件。通過這一發現,他的思想得到了釋放。使他能夠弄清楚,天穹上真實上演的是什麽。並且,繪製出了展示太陽、地球和月球的真實關係圖。 由此,他得出了更加明確的結論。他推斷出,地球不是所有人相像中的宇宙的中心,而是運行在圍繞太陽的軌道上。事實上,當理解這一切之後,所有日食、月食的問題,一切都迎刃而解了。當月亮在地球上投下陰影時,就是日食。 當地球遮蔽月亮時,那就是月食。可是,阿裏斯塔克斯又向前邁了一步。他推測那些天空的星星,不是像他同時代的那些人所信奉的,是所謂天堂地板的裂縫,而是與太陽一樣的星球,隻不過它們十分遙遠。這該是一個多麽令人稱奇的發現。 宇宙是一部按照原理或者規律運行的機器。而這些規律,又是能夠被人類理解的。
我相信這些規律的發現是人類最偉大的成就。正是這些我們現在稱之為自然規律的東西,將會告訴我們是否需要一個神來解釋宇宙。自然規律描述了事物在過去,現在和未來的實際運作方式。在網球比賽中,球總是準確到達他們想要的位置。此外還有許多其他規律在起作用。它們控製著正在發生的一切,從球員肌肉產生、發出的能量,到球員腳下,草的生長速度。 但是,真正重要的是這些不可改變的物理定律,以及這些定律的普遍適用性。它們不僅適用於球的飛行,也適用於行星的運動,以及宇宙中的其他一切。 與人類製定的法律不同,自然法則不能被打破——這就是它們之所以強大的原因。當我們從宗教的角度來看這些時,爭議也就在所難免。
如果你像我一樣接受自然規律是不可改變的,那麽不久就會問:上帝在那裏有什麽作用? 這是科學與宗教之間矛盾的重要組成部分,盡管我的觀點已成為頭條新聞,但實際上這是一場古老的衝突。 人們可以將上帝定義為自然法則的化身。 然而,這並不是大多數人所認為的上帝。他們心目中的上帝,是一個像人一樣的存在,是可以與人建立個人關係的存在。 但當你麵對浩瀚的宇宙,再想到偶然、微不足道的人類生命時,這些似乎就變得非常難以置信。
我像愛因斯坦一樣,在非個人意義上使用“上帝”這個詞,來表達自然法則,因此了解上帝的思想,就是了解自然法則。我的預測是,到本世紀末,我們將會了解自然法則——上帝的思想。
現在,宗教的地盤就隻剩下宇宙的起源這一塊了。但即使在這裏,科學正在取得進展,並且很快就會為宇宙的起源提供一個明確的答案。 我出版了一本書,詢問上帝是否創造了宇宙,這引起了一場轟動。一些人對科學家在宗教問題上說三道四感到不悅。 我沒打算告訴任何人相信什麽,但對我來說,問上帝是否存在,是一個有效用的科學問題。 畢竟,很難想象是否還有比像宇宙是什麽,或者誰創造了它,並控製著它更重要、更基本的奧秘。
根據科學定律,我認為宇宙是從無到有,自發地創造出來的。 科學的基本假設是科學決定論。 在一定時間,給定狀態下的宇宙,科學定律決定了宇宙的演化。這些自然規律可能是,也可能不是上帝頒布的,但是祂不能幹涉、違反這些規律,否則就不成其為自然法則了。也許在宇宙的初始階段,上帝還有自由選擇。但是, 即使在那裏規律仍然可能存在著。所以,上帝從一開始就沒有自由。
盡管宇宙是複雜和多樣的,但事實上,製造一個宇宙隻需要三種成分。 來讓我們想象著開列一份宇宙食譜。那麽,我們要“烹製”一個宇宙,都需要哪三種“原料”呢? 首先是物質,物質有質量。物質就在我們身邊,在我們腳下和太空中,如:灰塵,岩石,冰,液體。巨大的氣體雲、星團,每個都包含著彼此相距及其遙遠的數十億個太陽。
第二種你需要的是能量。即使你從未想過能量,但我們都知道它是什麽。 我們每天都會碰到它。當你抬頭,麵對太陽時,你的臉可以感受到它——一個九千三百萬英裏外的恒星所發出的能量。能量遍布在宇宙中,它是宇宙變化過程的驅動力,使得宇宙在動態中,無止無休地變化著。
我們有了物質和能量之後,構建宇宙所需的第三件東西是空間,很大的空間。你可以用許多不同言辭來描述宇宙,無與倫比、美輪美奐、狂暴等等,但是你不可以用狹窄來形容它。無論我們身處何處,我們看到的太空總是無邊無際,向各個方向伸展著。這些足以使你的腦洞漸開,那麽,所有這些物質、能量和空間都是從哪裏來的?直到二十世紀我們才有了答案。
這個答案源於一個人的真知灼見。可以說,他是人類有史以來,最傑出的科學家。 他的名字叫阿爾伯特愛因斯坦。不幸的是,我沒有機會見過他,因為他去世時,我隻有十三歲。 愛因斯坦有一給神奇的發現:原來製造宇宙所需的兩種“原料”,質量和能量原來是一回事。你也可以把它們看成是一枚硬幣的兩個麵。他著名公式是 E = mc²(E - 能量,m - 質量, c - 光速),簡單地說,質量可以被認為是一種能量,反之亦然。因此,開始我們說,需要三種“原料”製造宇宙。現在,我們可以說隻要兩種,能量和空間就夠了。那麽,所有這些能量和空間從何而來呢? 答案是在科學家們經曆數十年的工作之後,找到的。空間和能量,是在我們現在稱之為“大爆炸”的事件中產生的。
在宇宙大爆炸的那一刻,整個宇宙就產生了,並伴隨著空間。 宇宙,它膨脹,就像氣球被吹大、膨脹一樣。 所有這些能量和空間從何而來? 充滿能量的整個宇宙,巨大的空間,以及空間中所孕育的一切,就像這樣的從無到有的嗎?
對於某些人來說,又會把這一切都歸功於上帝,是上帝創造了能量和空間。“大爆炸”就是上帝創造宇宙的過程。 但是,科學對此有不同的解釋。 冒著會得罪一些人的風險,我想我們可以更多地了解,那些曾經讓維京人感到懼怕的自然現象。我們甚至可以超越愛因斯坦的發現,那個關於能量和物質的精美對稱(E = mc²)。我們可以利用自然法則,來闡釋宇宙的起源,進而發現是否上帝的存在是解釋它的唯一方法。
在第二次世界大戰後,我在英國長大,這是一段困難時期。 我們被教導沒有付出就沒有所得。但是現在,經過我一生的努力,我發現,實際上你不需要做任何事,你卻可以擁有整個宇宙。
宇宙大爆炸核心的、最大的謎團就是如何解釋一個完整的,擁有巨大的空間和能量的宇宙,是如何能夠實現從無到有的。 秘密在於宇宙的一個最奇怪的事實——按照物理定律的推斷,應該存在一種被稱為“負能量”的東西。
為了幫助您了解這個奇怪但至關重要的概念,讓我借鑒一個簡單的類比。 想象一下,一個男人想在平坦的土地上堆起一座小山。 小山將代表宇宙。 為了建造這座小山,他在地上挖了一個坑,然後利用坑裏挖出來的土,堆積成小山。 當然,他不隻是在堆積一座小山,他同時也在挖坑。實際上,這個坑是一個具有負值的小山。 坑裏的東西現在變成了山丘,所以這一切都完美地平衡了。 這就是宇宙開始如何產生的原理。
當大爆炸產生大量正能量時,它同時產生相同數量的負能量。按照這種方式,正與負麵總和,加起來總為零。 這是另一個自然法則。
那麽今天這些負能量在哪裏呢? 它就存在於,我們開始說的製造宇宙的第三個“原料”——空間之中。這可能聽起來很奇怪,但根據重力和運動相關的自然定律,空間本身是一巨大的負能量貯藏室。 足以保證,所有正、負物質的總和為零。
我承認,除非你對數學有一定的了解,否則很難理解這些,但這卻是真的。 數十億個,無邊無際的星係,網絡在一起,他們彼此間靠重力相互拉扯,就像一個巨大的存儲設備。 宇宙就像一個儲存負能量的巨大電池。它為我們提供了,今天我們所能認識到的,像山丘一樣的所謂正能量,即:質量和能量。 以及與之相對應的“坑”——遍布整個宇宙空間的負能量。
那麽,我們所做的探尋上帝是否存在的過程,又意味著什麽呢?這意味著,如果宇宙中的所有正負物質加起來等於零,那麽你就不需要上帝來創造它。 宇宙像是一份終極免費午餐。
既然我們知道了,宇宙中所有正負物質的和為零。那麽,我們現在需要做的就是弄清楚是什麽,或者大膽地說是誰,從最開始首先觸發了整個過程。什麽可能導致宇宙的自發出現?起初,這似乎是一個令人困惑的問題。畢竟,在我們的日常生活中,不會有無中生有的意外事件出現。當你想要一杯咖啡時,你隻要動一下手指,它自己就來了。你必須用咖啡豆,水和其他一些原料如:牛奶和糖,來製作它。但是,當你通過牛奶的分子,進入到原子、次原子,這一微觀魔幻世界時,一些不可思議的、從無到有的事,就會發生了。至少,在這個微觀尺度上,如:質子等粒子的行為,在瞬間符合我們稱之為量子力學的自然規律。他們真的可以隨機出現,存在一段時間後,然後消失,之後重新出現在其他地方。
既然我們知道宇宙本身曾經非常小,也許比質子還要小。這具有非常了不起的意義。這意味著浩瀚、複雜的宇宙,可以簡單地、在不違反已知自然規律的情況下,瞬間產生。 從那一刻開始,大量的能量被釋放出來,一個不斷擴展的空間也隨之產生——一個存儲所有負能量的地方。當然,一個關鍵問題被再次提出:上帝是否創造了讓大爆炸發生的量子定律?簡而言之,我們是否需要上帝來設置大爆炸的開始? 我不想冒犯任何人的信仰,但我認為科學可以提供比神的創造,更令人信服的解釋。
我們的日常經驗使我們認為,每件事的發生,必然有起因。這使得我們自然認為是某種什麽,或許是上帝,引發了宇宙的產生。但是,當我們談論整個宇宙時,並不一定如此。讓我解釋一下。想象一條從山上流下的河流。是什麽形成了河流?好吧,也許是早先在山上,落下來的雨。但是,是什麽導致下雨?答案是太陽,它照在海洋上,將水蒸氣提升到天空,形成雲層。那麽是什麽導致了太陽照耀?好吧,如果我們窺測太陽內部,我們會看到所謂熱核聚變的過程,其中氫原子聚合形成氦,在此過程中釋放出大量的能量。到目前為止,一切順利。接下來,氫從哪裏來?答:大爆炸。但這是至關重要的一點。自然定律本身告訴我們,就像質子不需要能量一樣,不僅宇宙的產生也不需要任何幫助,“大爆炸”的產生也同樣如此。
這種解釋是依據愛因斯坦的理論,以及他對宇宙中的空間和時間,如何從根本上交織在一起的見解。 大爆炸的瞬間,發生了一件非常精彩的事情——時間就此開始了。
要理解這個令人難以置信的想法,可以想象一下空間中的黑洞。 一個典型的黑洞是一顆巨大的恒星,它本身已經坍塌了。 它太大了,甚至光都不能逃逸它的重力,這就是為什麽它幾乎完全是黑暗的。 它的引力是如此強大,它不僅會使光線彎曲,還會扭曲時間。 要想知道如何,想象一下時鍾被吸入其中的情況。 隨著時鍾越來越接近黑洞,它開始越來越慢。 時間本身開始減速。 現在想象一下,一個進入黑洞時的時鍾。當然,假設它可以承受極端的重力。實際上,它會停止。 它停止不是因為它被巨大的重力壓碎,而是因為在黑洞內部,時間本身就不存在。 這正是宇宙開始時的情況。
在過去的一百年裏,我們在對宇宙的理解方麵,取得了驚人的進步。除了一些極端情況,如:宇宙的開始階段,或者是黑洞情況,我們現在知道了掌管宇宙的規律。我認為,在回答宇宙無需創造者,並揭示宇宙是如何自我產生的問題上,宇宙開始時的時間,起了至關重要的作用。
當我們朝著宇宙大爆炸的那一刻,沿著時間往回走的過程中,宇宙就會變得越來越小,直到它最終達到這樣一個點。在這個點上,整個宇宙空間變得無窮小,而宇宙的密度變得無窮大,成為一個黑洞。 就像在太空中移動的現代黑洞一樣,自然定律決定了一些非常特別的東西。 他們告訴我們,時間本身也必須停止。 你不可能在宇宙大爆炸之前得到一段時間,因為在大爆炸之前沒有時間存在。 我們終於找到了一些沒有原因的東西,因為沒有時間讓原因存在。對我而言,這意味著創造者不可能存在,因為沒有創造者存在的時間。
人們在尋求對於這樣一些天問的答案,比如:為什麽我們存在與這個世界上?他們知道,這些問題的答案並不簡單,他們為此做好了苦鬥的準備。當人們問我上帝是否創造了宇宙時,我告訴他們這個問題本身就毫無意義。 大爆炸之前不存在時間,所以上帝沒有時間製造宇宙。這就像問地球邊緣的方向在哪裏一樣。因為地球是一個沒有邊緣的球體,所以尋找地球的邊緣完全是徒勞的。
我有信仰嗎? 我們每個人,都可以自由地相信我們願意相信的,我認為最簡單的解釋是沒有上帝。 沒有誰創造宇宙,沒有誰掌控我們的命運。這讓我進一步認識到:也許沒有天堂的存在,也沒有肉體死亡後的靈魂生命。我認為人們對死後靈魂生命的寄托,不過是人們一廂情願罷了。據我們所知,這些是沒有科學依據的。我認為,人死後歸於塵埃。 但是,在我們的生命中有一種信息,通過我們的基因,傳遞給我們的後裔,並影響他們。我們有此一生,來欣賞宇宙的宏偉設計,為此我內心充滿了感激、喜悅之情。
你如何看待,在宇宙開始和結束時,上帝的作用? 如果上帝存在並且你有機會見到他,你會問他什麽?
問題是,“是因為我們無法理解的原因,上帝創造了宇宙?還是宇宙是由科學定律決定的?”我相信第二個。 如果你願意,你可以稱科學定律為“上帝”,但是祂不是一個具有人格意義的,你可以向祂提出問題的上帝。 退一步講,萬一如果有這樣的上帝存在,我想問祂是否考慮過,像在11維中,M-理論這樣複雜的問題。