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第三章 上帝創造了宇宙?

我想知道上帝如何創造了這個世界。

愛因斯坦

我用不著這樣的假說。

彼埃爾·拉普拉斯《致拿破侖·波拿巴》

最近,一家著名的期刊以大字標題宣佈:「天文學家們發現了上帝!」那篇文章的主題是大爆炸以及我們在瞭解宇宙極早期方面的新近進展。在通俗報刊文章裡,宇宙創生的本身就被認為是足以揭示出上帝的存在的。但是,宇宙的創生難道真的是表示著上帝造成了宇宙的創生嗎?能不能設想一種沒有上帝的宇宙創生?難道現代物理學真是終於要揭示出物質宇宙的局限、並迫使我們去乞靈於超自然的東西嗎?

創生(Creation)2這個詞有許多意思,清楚地辨明其眾多意思之間的區別是很重要的。宇宙的創生可被認為是表示突然之間,物質從那混沌的、無結構的原始形態被組織到現在我們觀測到的複雜的秩序和活動中。宇宙的創生也可能真的表示在先前無形的虛空中創造出物質。或者,宇宙的創生也可表示整個的物質世界,包括空間和時間,從無中突然出現。另外,還有生命及人的創生問題,我們後面再談。

聖經上說上帝「頭一日」創造了宇宙,但沒有講明當時具體是怎麼回事。現在,實際上有兩種上帝造天地的說法,但兩種說法都沒有明確地說,用來造恆星、行星、地球以及人的身體的物質在造天地這件事之前就存在了。基督教教義中有一歷史悠久的一條,這就是相信上帝從無中創造出宇宙間的物質。倒也是,假如認定上帝無所不能,便得相信這一點。這是因為,假設上帝沒有創造物質,這就是暗示,上帝在進行創造的過程中受到了原材料的性質的限制。

20世紀之前,科學家和神學家都認為,物質是不能用自然的方法創造(或毀滅)的。當然,物質的形態有變化,比如,在化學反應的過程中,物質的形態發生變化,但物質的總量被認為總是恆定的。科學家們在面對物質起源這道難題時,傾向於相信宇宙的年齡是無限的,這就避開了創造物質的問題。在永恆的宇宙中,物質可以是一直就存在的,於是,物質的起源這道難題也就被繞開了。

那種認為物質不可能以自然的方法創造出來的信念,在20世紀30年代戲劇性地崩潰了。當時,頭一次在實驗室裡造出了物質。導致這一發現的事件便是現代物理學處於全盛時期的最好例證。

這一發現過程的故事,如同其他很多同類的故事一樣,是由愛因斯坦在1905年開的頭。他那有名的E=mC2方程式就是「質量與能量等同」這一陳述的數學體現。質量有能量,能量有質量。質量是物質的定量,說一物體的質量是多少,就是說它有多少物質。質量大就意味著沉重,難移動;質量小就意味著輕快,容易移動。質量等同於能量這一點就意味著在某種意義上說,物質是「被鎖閉的」能量。如果能找到什麼方法把它釋放出來,物質就會在能量的爆炸中消失。反之,如果想辦法把能量集中起來,就會出現物質。

愛因斯坦的方程式是他相對論的一個副產品,在一開始進行構思時,該方程式所涉及的是以接近光速的超高速運動的物體性質。根據相對論,某物體運動所耗用的能量應該使該物體顯得變重了(質量增加)。當物體以平常速度運動時,質量的增加是微小的,因為一丁點質量就相當於很大很大的能量,舉例來說,1克質量相當於以目前的價格要花10億美元才能買到的能量。然而,現代亞原子粒子加速器卻能把電子和質子的速度提高到十分接近光速,獲得這樣的速度之後,人們觀測到電子和質子的質量增加了幾十倍。

當然,質量隨著速度的增加而增加還不是物質的創生,只不過是現存的物質增加了重量而已。保羅·狄拉克1930年前後進行的劃時代的數學推導,使得通過聚集能量造出全新的物質粒子的可能性出現了。狄拉克當時正試圖將愛因斯坦的相對論及其E=mc2與20世紀物理學的另一重大革命——量子論——調和起來。量子論涉及的是原子及亞原子物質的行為。描述近於光速運動的亞原子粒子,需要有一個統一的相對論量子論。能量的放射性發射就產生接近光速運動的亞原子。

狄拉克進行了數學分析之後,提出了一個新方程式來描述高速的原子物質。該方程式立刻獲得了成功,解釋了一個當時一直令人困惑的電子的特徵,即電子總是以與常識和基本幾何完全相悖的方式旋轉。粗略地說,一個電子得自旋兩周才能再現出同一個面孔。狄拉克方程式又是一個好例,說明在探尋基本物理學的抽像世界時,數學如何必須取代直覺。

然而,狄拉克的方程式卻還有令人不解的一面。方程式的各個解答正確地描述了普通電子的行為,但每一個解答都伴有另一個解答,這種相伴解答在已知的宇宙裡似乎沒有任何對應物。只要稍微發揮一下想像力,就可能想出這未知的粒子是怎樣的東西。它們的質量和旋轉方式與普通的電子一樣,只不過所有的電子都帶負電荷,而這些神秘粒子卻要帶正電荷。它們的其他特徵,如它們的旋轉,也要與電子相反,使這種新粒子成為電子的一種鏡像。

更有意思的是狄拉克的預言。他預言說,假如能聚集起足夠的能量,以前沒有這種粒子的地方就會出現這麼一個「反電子」。為了電荷守恆,出現這麼一個「反電子」的同時,必定也得出現一個電子。這樣,能量就可以以電子——反電子的形式直接用來創造物質了。

大約在這個時候(1930年),物理學家趙忠堯正用鉛之類的重材料做γ射線(高能光子)穿透力的試驗。他注意到,最有力的γ射線被以一種無法理解的高效率減弱了。γ射線被額外吸收,其原因當時對趙來說是個謎。但我們現在知道,那是因為生產電子一反電子的緣故。

後來,到了1933年,卡爾·安德森在用金屬薄板研究宇宙線(即來自宇宙空間的高能粒子)時,頭一次明確地發現了狄拉克所預言的反電子。在實驗室裡的受控實驗中,物質被造出來了。接著很快證實了,新發現的粒子具有已預言過的一切特徵,於是,狄拉克和安德森因這精彩的預言和發現分享了一項諾貝爾獎。

在其後的年月裡,製造電子和反電子(反電子通常被稱為正電子)成了範圍廣泛的實驗室實驗過程中的家常便飯。第二次世界大戰之後,亞核粒子加速器的發展也使得受控生產其他種類的粒子成為可能。反質子、反中子也製造出來了。今天,正電子和反質子可以大批量製造,並被儲存在磁「瓶」裡。鏡像粒子或曰反粒子都被稱為反物質。現在,人們在物理實驗室裡例行公事般地製造反物質。

有了這些事實做後盾,人們似乎摸到了門路,可以對一切物質的本源給出一個自然的解釋了。發生大爆炸時,有大量的能量,使物質和反物質得以斷續地大量產生出來。最後,爆炸熱冷卻下來,這些物質就聚集成恆星和行星。不幸,這簡潔乾淨的解釋卻有個大漏洞;因為物質遇上反物質時,兩者會彼此湮滅,同時會有劇烈的能量釋放,而這正與物質創造的過程相反(見圖4)。

因而,由物質和反物質混合組成的宇宙是極不穩定的。在我們的星系中摻加反物質得有非常嚴格的條件限制,因而,反物質的量是微乎其微的。

那麼,那些該有卻不在的反物質都到哪裡去了呢?在實驗室中,每造出一個粒子,就必有一反粒子。照理說,宇宙中的物質與反物質之比該是一比一,但多次觀測的結果卻排除了這照理說是該有的事。有些天體物理學家提出一種假說,認為物質和反物質不知怎麼彼此分離開來,彼此天各一方了。這些天體物理學家試圖以這種假設來解釋反物質的失蹤之謎。或許,一些星系是由反物質組成的,另一些星系是由物質組成的。然而,迄今為止,還沒有人提出過令人信服的物質與反物質的分離機制。因而,對稱宇宙論失寵了。

於是,那些堅持認為大爆炸與宇宙創生是一回事的科學家們,顯然就必得假定,某一超自然的過程以違反一切物理學定律的方式,把沒有反物質相伴隨的物質注入進宇宙。然而,「在奇點處一切定律都失去了效用」這一類的含糊其辭,並不能減輕人們的疑慮。

但最近,出現了一條或許能走出這一困境的路徑。儘管在實驗室條件下,物質和反物質總是成雙產生的,但在大爆炸的超高溫條件下,很可能可以多出一點點物質。那種試圖對自然界的四種基本力給以一個統一的描述的理論研究,使人們產生了上述的想法(在第十一章裡,還要對此進行較為詳盡的討論)。根據理論計算,在溫度高達1027度時(這一溫度只能在宇宙創生的頭10-36秒才能達到),每產生10億個反質子,同時就會產生10億零1個質子。同理,電子也會比正電子多出10億分之1。

雖然只多出這麼一小點,但其意義卻十分重大。在後續的大廝殺中,10億成對的質子和反質子彼此湮滅,留下了一個未配對的質子和一個孤立的電子。這些近乎是大自然計劃外的添加物的剩餘粒子,就變成了後來構成所有星系的物質,所有的恆星和行星,還有我們人類本身,都是由這些物質構成的。根據這一理論,我們的宇宙是由微量剩餘的非均衡物質構成的,這些物質是那難以想像的瞬間大爆炸的殘留物。

如同一切好理論一樣,物理學家們覺得,這樣解釋物質的起源有相當的說服力。但到哪裡去找硬邦邦的證據呢?

現在似乎有了兩個可驗證的計算結果。第一個結果與大爆炸之初的10億粒子與反粒子大規模互相湮滅有關。10億粒子和反粒子相互湮滅之後,還會剩下一個多餘的粒子,同時,伴隨湮滅所釋放出的能量也必會留存下來,很可能就是以熱的形式留存下來。正如我們在前面的一章裡講到的那樣,宇宙確實是浸泡在大爆炸所留下的熱輻射裡。那麼,把每一現存的原子的熱能加起來,看看其數目是否與十億分之一的計算相符合,這是很簡單的事。結果發現數字的確相符,至少可以用很說得通的模型來找出一致性。因此,這一理論不但解釋了物質的起源,而且也說明了宇宙的確切溫度。這確實是項了不起的成就。

然而,還需要更進一步的證實,才能夠有把握地宣佈物質的創造不是來自神。假如實驗室能夠提供某種直接的證據,證明物質與反物質之間確有明顯的不對稱,那將會最讓人信服。我們很可能快要幸運地獲得這樣的證據了。

預言物質產生會有微量剩餘的理論,也同樣預言:根據產生微量剩餘物質的機制,也會有物質的自發性微量毀滅。這種理論認為,在極長的時間裡,質子會衰變成正電子,而正電子會進而湮滅電子。這樣,一切物質最後注定要歸於消失。但其時間尺度是如此之長,以致一個人的身體在其一生中平均才失掉大約一個質子。為了驗證這一理論,科學家們正在地下深處(為的是消除宇宙線的干擾)研究觀察極大量的物質,試圖揪住一個正在消失的質子。因為這樣的研究觀察過程從根本上說是統計性的,所以要耐心地等上幾個星期才能觀測到偶然的反常衰變,要知道,一個質子的平均壽命至少是1030年。這研究觀察過程的原理就是堆積起成千上萬噸的物質(這些物質就代表著大量的質子)以找出偶然的隨機事件。現在,正在進行著好幾個這樣的試驗,而其中至少一個實驗已經顯示出一些可能的質子衰變事件。

任何人若想從物理現象中推導出上帝的存在,都得面臨一個基本的問題,這問題就是物質的起源。物質在沒有反物質的情況下出現,這在先前似乎是奇跡,現在卻根據進步了的科學知識,似乎用普通的物理道理就可以解釋了。不管某一具體事件是多麼令人驚訝,多麼不可解釋,誰也不敢絕對有把握地說,在將來某一遙遠的時刻,人們找不到一個自然現象來解釋那令人驚訝的事件。

那麼,上述的那些科學進展真正意味著我們可以用自然過程來解釋宇宙的創生了嗎?對於這個問題,很多神學家持強烈的否定態度。我們所描述的那些過程,並非從無中創造出了物質,而是將先前存在的能量轉化成了物質。我們仍需要首先解釋那用於創造物質的能量是從哪裡來的。這難道真是得用超自然的解釋嗎?

然而,當討論從物質轉向能量的時候,人們得小心謹慎。能量是個相當難把握的概念,尤其是在現代物理學中。什麼是能量?能量可以有很多不同的形式,例如很可能只是運動。在實驗室裡,粒子可以以極高的速度碰撞,於是,以前只有兩個粒子的地方,會出現四個粒子。新粒子的出現,是以那兩個原先的粒子的速度降低為代價的。把那無形的運動轉化成有形的物質,就很有從無中創造有的味道。

還有一種可能性更令人驚訝,這就是從能量為零的狀態中創造物質。之所以會出現這種可能性,是因為能量既可以為正,也可以為負。運動的能量和質量的能量總是正的,但引力的能量,如某些引力場或電磁場的引力是負的。有時會出現這樣的情況,創造新生物質粒子質量的正能量正好被引力或電磁力的負能量抵消了。例如,一個原子核附近的電場很強。假如能夠造出一個含有200個質子的原子(這是可能的,但很困難),整個系統就會變得不穩定。這時即使沒有任何能量輸入,也會生出電子正電子對,這是因為,新生的粒子對所發出的負電能可以恰好抵消其質量中含有的能量。

引力場的情況就更奇特了,因為引力場只不過是空間彎曲,是彎曲的空間,鎖閉在空間彎曲中的能量可被轉化成物質和反物質的粒子。這種情況現在在黑洞附近就有,而且很可能是大爆炸時粒子的最重要來源。這樣,物質就自發地從空空如也的空問裡出現了。於是問題就來了,到底是原初大爆炸具有能量?還是整個宇宙是一種能量為零的狀態,其中一切物質的能量已被引力場引力的負能量所抵消?

簡單地計算一下可能就能解決這個問題。天文學家們能夠測量諸星系的質量,星系間的平均距離.以及它們退行的速度。把這些數字代進一個公式,就能得出一個數字,而某些物理學家已經把這個數字解釋成宇宙的總能量了。這個數字在可觀測的精度裡的確是零。為什麼會有這樣的結果?宇宙學家們長久以來一直迷惑不解。有些宇宙學家提出,有一個深藏不露的宇宙原理在起著作用,根據這一原理,宇宙的能量就得恰好為零。假如真是這樣,宇宙就可以走那阻力最小的路,用不著輸入任何物質或能量就可以誕生了。

有一事實使問題更複雜化了。這事實是:當引力存在時,能量是不能確切地規定的。在某些情況下,可以把某一封閉系統所受到的引力影響看成是無限遠,以此來確定該系統中的總能量。但在一個空間有限的宇宙中,如我們在上一章簡短討論過的愛因斯坦所提出的宇宙模型中,這種辦法就完全失效了。在這樣一個封閉的宇宙中,宇宙的總能量是個無意義的量。

上面所講的從空空如也的空間中或許連能量也不用輸入就自然產生物質,這一類的例子真能使人們不用神學也能解釋宇宙的創生嗎?有人或許會說,科學仍沒有解釋空間(及時間)的存在。物質的創造長久以來一直被認為是神的行為結果。即使現在可以用普通的科學知識來解釋物質的創造了,但是,為什麼會有宇宙,為什麼首先得有時間和空間,然後物質才能從中產生出來,解釋這類問題難道只能求助於上帝嗎?

那種認為宇宙作為一個整體有一個原因,而這原因就是神的看法,是由柏拉圖和亞里士多德提出來的,經過托馬斯·阿奎那的發展,在18世紀由萊布尼茨和塞繆爾·克拉克使之臻於完善。這種看法,通常稱作上帝存在的宇宙論論證。這宇宙論論證有兩個變體,一個是我們將在本章裡討論的因果論證,一個是將在下一章裡討論的從偶然性出發的論證。大衛·休謨和伊曼紐爾·康德對宇宙論的論證持懷疑態度,而貝特蘭·羅素則對之進行了嚴厲的攻擊。

宇宙論論證的目標有兩個。一個是確立「第一推動者」的存在,有了第一推動者就可以解釋世界的存在。另一個目標是證明這第一推動者就是通常的基督教教義中的上帝。

宇宙論論證的推理過程是這樣的:毫無疑問,每一事件都必有一個原因,但原因的鏈條不可能是無限的,所以萬物必有一個第一因。這第一因就是上帝。必須說明的是,宇宙論論證有很多變體,而且其意義也有很多微妙的解釋,因此,多年來關於宇宙論論證的辯論已經變得繁複難解了。在這裡,我不想對辯論的各方進行一番公允的評價,我只是想說,宇宙論的論證受到了人類歷史上一些最偉大的天才們的注意,但這並沒有使辯論的雙方避免犯一些邏輯上和哲學上的大錯。我們這裡要做的,是用現代科學的觀點重新研究因果鏈假說。

我們不妨研究一下宇宙論論證的第一步:每一事件都有一個原因。克拉克曾聲言:「最令人百思不解的是,世上竟然有東西,而且與沒東西相比,有東西是毫無道理的。」1可以說,人們通常都是假定,每件事的發生都是由另一件事所造成的,一切進入存在的東西都是由一些早已存在的東西造成的。這似乎很有道理,但事情果真如此嗎?

在日常生活中,我們很少懷疑一切事件都有原因。一座橋坍塌了,那是因為它負荷過重了;雪融化了,那是因為空氣熱起來了,一棵樹長出來了,那是因為種下了樹種;等等,不一而足。但是,會不會有些東西沒有原因?

考慮考慮上面的斷言吧:「一切進入存在的東西都是由某種東西造成的。」假如某種東西從來沒有進入存在,而是一直存在著呢?這樣的東西確實可以想得到,例如,穩態宇宙中的空間就是。一個永恆存在的東西、一個從來沒有不存在的東西是否有一個原因,這樣的問題難道有什麼意義嗎?人們可以追問:「為什麼這東西存在?」若是回答:「它一直存在。」這樣的回答未免有點蹩腳。因為人們完全可以設想這東西可能不存在,所以不管其年齡多長,詢問它為什麼存在而不是不存在似乎也是很合理的。因而,照某些人看來,取消創生(如穩態的宇宙就用不著創生)並不能排除解釋宇宙為什麼存在的必要性。

我們現在暫且放下永恆存在的東西,專門考慮一下東兩開始存在的情況吧。某個東西能從無中產生嗎?我們說過如何從空空如也的空間產生出粒子,但是,那是因為有空間彎曲。要想說出粒子的起源,我們就得說出空間是從哪裡來的(假如空間不是一直存在的話)。有些人或許會提出疑問:空問算不算一種東西?不錯,很難想像托馬斯·阿奎那或萊布尼茨把空間看作是因果鏈的一部分。不過,我們繼續往下想吧。是什麼使得空間在大爆炸中突然出現?是奇點?但奇點肯定不是一種東西。奇點只是一種東西(時空)的邊界。此路不通。

每一事件都有一個原因嗎?某種東西在沒有任何在先的作用力或任何合理的理由的情況下能夠出現嗎?報紙上常常大肆宣揚「天空中發現無法解釋的物體。」然而,這並不是說那些空中的現象沒有解釋,而只是說目前沒有已知的解釋。不幸的是,目前難以看到「每一事件都有一原因」這個斷言一朝會被確鑿地證明是假的,因為若想證明其為假,就不但得找出一個沒有原因的事件,而且還得進而證明,不管人們對宇宙的瞭解有多詳盡,不管人們對自然界的知識有多深入,仍是不可能找到任何原因的。這似乎是不可能做到的事。誰能有把握地說,那令人迷惑不解的事件不是由某個完全隱蔽的、極其罕見的、從未出現過的、難以察覺的偶然過程造成的?

在證偽「每一個事件都有一原因」這一說法方面,進展最大的學科是量子力學。我們在第八章就可以看到,在亞核世界裡,粒子的行為通常是不可預測的。你不可能確切知道,一個粒子在這一時刻和下一時刻之間要幹什麼。假如人們要選擇一亞核粒子到達某一具體位置作為一個事件,那麼,根據量子論,該事件就是無原因的,意思是說,它本質上是不可預測的。不管我們對作用於該粒子的所有的力以及所有的影響瞭解多深,我們仍無法說該粒子到達規定的位置是由某種其他的東西「造成」的。該粒子的運行軌跡本質上是隨機的。它只是毫無節奏又毫無理由地突然在那裡蹦出來。

某些(少數)物理學家對量子論的這一觀點不以為然。愛因斯坦用一句名言反駁它道:「上帝不擲骰子。」在這些物理學家的心目中,每一事件都應該是由這種事或那種事造成的。即便是在亞核層面上也是如此。令人吃驚的是,現在已能夠進行一項試驗,證明原子系統在本質上的確是不可預測的,除非影響的運行速度超過光速。「上帝」確實擲骰子。只要大自然沒有玩弄異常的把戲來搞亂這些試驗結果,那麼,上帝擲骰子的說法就近乎有相當堅實的理由。

因而,假如人們承認,量子事件個別地來看是沒有直接的原因的,那麼,物質創生這一量子過程的經典例子也能說是沒有物理原因的嗎?從某種意義上說,是沒有物理原因。一個單個的粒子會以不可預測的方式突然出現,你沒法知道它在哪個時刻、哪個位置出現。然而,該粒子的行為儘管放蕩不羈,卻仍然受制於概率的規則。假如有某一程度的空間彎曲,那麼某個粒子就很可能在某一時間出現在某一空間區域。但誰也說不准它什麼時候、在哪裡出現。反過來說,那個粒子也有確定的機會現在就在你的起居室裡突然蹦出來,儘管這幾率非常之小。在量子世界裡,這種事隨時都有發生。粒子創生的幾率決定於空間彎曲的度數,這一事實就意味著某種大致的因果關係。空間彎曲使得粒子的出現更為可能了。是否應嚴格地把這看成是粒子出現的原因,這在很大程度上是個語義學問題。

有人或許會提出異議,說我們討論的中心問題是「整個宇宙是否有個原因」,而不是電子的創生或電子到達某一位置是否有個原因。某些物理學家無疑會回答說,整個宇宙也是受量子原理的制約的。但這麼一來,我們就得扎進那令人心煩的量子宇宙學,而這門學科本身也有一大堆自恰的問題(在第十六章裡才能進一步討論這一問題,我將提出一個量子方案,或許可以解出宇宙起源的難題)。現在,我們暫且撇開量子論,承認整個宇宙可以說有一個原因,那麼,其原因是什麼呢?是上帝嗎?

現在,我們往下來研究一下宇宙論論證的第二步:不可能有一個無限長的因果鏈。鏈條總有個頭。星系是由旋轉的星系形成的,星系是由原初的氫氣形成的,氫是由大爆炸的一瞬間產生的質子形成的,質子是由空間彎曲形成的。人們總是認定這因果序列一定有第一項。阿奎那寫道:

在可觀測的世界中,人們發現因果是排列有序的;我們從未觀察到,也永遠不會觀察到某種東西是它自己的原因,因為真是它自己的原因的話,這就是說它先於它自己,而這是不可能的。然而,因果序列必有一盡頭,因為在一因果序列中,前一項是中間項的原因,中間項是末項的原因(中間項是一項還是多項無所謂)。若消除一個原因,這原因引起的結果也就消除了。因此,假如沒有第一項原因,就不可能有末項原因,也就不可能有中間項原因。假如該因果序列是沒有盡頭的,因而也沒有第一項原因,那麼,也就不會有中間項原因,不會有最後的結果,而這顯然是錯誤的。因而,人們就只有設想有個第一因,大家都把它稱作「上帝」。2

在爭辯說因果鏈不可能沒有盡頭的過程中,阿奎那和克拉克都沒有以因果鏈本身是無限的為理由進行反駁。這兩位思想家提出他們的論點的背景是,當時的人們認為宇宙是永恆的,年齡是無限的,大家都願意把宇宙創生的證據寄托在「神的啟示」上,而不願為此進行理性的探討。相反,他們提出的異議似乎是,一條把整個宇宙也貫穿其中的無限長的因果鏈據信是不可能的:

假如我們思考一下一個這樣的無窮序列……顯然,這整個一系列的實在物不可能有外部的原因;因為這序列據認為是包括了宇宙中一切現有的和已有過的東西;再者,這序列的存在顯然不可能有內部的原因,因為這無限序列中的每個實在物都不能被認為是獨立存在的或必然的……而是每個實在物都要依存於前一實在物……因而,一個相互依賴的實在物的無限序列,若沒有任何原初的獨立原因,它就沒有必然性,也沒有有內部或外部原因的一系列實在物:這就是說,它是一個顯然的矛盾體,是不可能的事。3

由相互依賴的實在物構成的無限序列,不那麼嚴格地說就是一個無限的因果鏈,它的存在需要有個解釋(這因果鏈包括了一切存在的東西,因而就找不到解釋),這種看法,受到了哲學家們的激烈攻擊,尤其是休謨和羅素。羅素與柯普萊斯頓神父在英國廣播公司電台上進行了一場有名的辯論。羅素這樣陳述他的論點:「每個存在的人都有一個母親……但人類顯然沒有一個母親。」簡單地說,他認為只要解釋了序列中的每個個別成員,那麼,根據事實本身,也就解釋了整個序列。因為因果鏈的任何一環的存在,都依存於某個或某些前面的鏈,這樣,無限因果鏈的每一環都得到了解釋。要求說出整個宇宙的一個原因與要求說出宇宙中某一個別物體或事件的原因,這兩者在邏輯上不是一回事。

事實上,「集合的集合」這個題目難對付是有名的。假如一集合被無害地定義為任何(具體或抽像的)事物的集,那麼,就像羅素用他那有名的悖論所表明的,一個由集合構成的集合根本就算不上是個集合!比如,我們可以把某一圖書館的書的總目錄看作是一個集合,但是,目錄本身要不要列入目錄?有時候要。我們把這種目錄本身也列入目錄的目錄,叫作「TypeⅠ」,把目錄本身不列入目錄的目錄叫作「TypeⅡ」。我們再把存在中心圖書館的主目錄看作由集合構成的一個集合。這主目錄的功用是,列出一切TypeⅡ目錄,主目錄是目錄的集合。這夠合理的吧?不幸得很,那由所有TypeⅡ目錄組成的集合是自相矛盾的。我們只要問一問「主目錄本身是TypeⅠ還是TypeⅡ,」我們馬上就可以發現其自相矛盾。假如主目錄是TypeⅡ,那它就不包括它自己。但主目錄按其定義是列出了一切不包括自己(TypeⅡ)的目錄的。因此,主目錄包括它自己,因而它是Type工。但這也不可能,因為主目錄只是列出TypeⅡ目錄,因而,假如主目錄是TypeⅠ它就不能列上它自己。因而,它沒有列上它自己,它是TypeⅡ,結果:自相矛盾的廢話。

上述的要點是,由現存事物構成的整個宇宙這一概念是微妙的。目前不清楚宇宙是不是個事物,假如把它定義為事物的集合,就不會有悖論的危險。這一類的問題布下的陷阱,等待著所有試圖從邏輯上證明上帝的存在是一切事物的原因的人。

即便承認宇宙論論證,承認宇宙肯定有一個原因,但把原因說成是上帝卻仍有一個邏輯困難,因為人們接著可以問:「什麼是上帝的原因?」對這樣的問題,通常的回答是:「上帝不需要原因。上帝是必然的存在,其原因要在其內部尋找。」宇宙論論證的基礎,就是設定一切事物都必有一原因,然而其結論則是至少有一個事物(上帝)不需要原因。因此,宇宙論論證似乎是自相矛盾的。而且,假如人們準備承認某個事物(上帝)可以在沒有外在原因的情況下存在,那還有什麼必要去嘮叨那無窮無盡的因果鏈?宇宙為什麼就不能在沒有外在原因的情況下存在?設想宇宙是其自身的原因比起設想上帝是其自身的原因來,難道還需要更大的巧思嗎?

假如我們停下來,不再往前走(走得比上帝還遠),那又何必走到這一步呢?為什麼不在物質世界處停下來?……我們設想它在其自身內部包含了它的秩序原理,我們實際上就是斷言它是上帝。4

休謨的這段話使人想起許多科學家所持有的模糊信念:「上帝就是大自然」或「上帝就是宇宙。」

或許,對因果變體的宇宙論論證最厲害的反駁是這一事實,即因與果是牢固地嵌入時間概念中的概念。然而,正如我們已經看到的那樣,現代宇宙學提出,宇宙的出現牽涉到時間本身的出現。通常公認,原因在時間上總是先於結果。例如,放了槍之後,靶標才破碎。這樣,按照通常的因果意義談論上帝創造宇宙顯然是無意義的。假如創造宇宙的行為牽涉到創造時間本身的話,如果沒有「以前」,大爆炸就不可能有自然的或超自然的原因(通常意義上的)。

聖奧古斯丁(354~430)似乎很明白這一點。有人認為,上帝等待了一段無限長的時間,後來挑了個吉祥的時刻創造了宇宙。聖奧古斯丁嘲笑了這種觀點。他寫道:「世界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。」5考慮到在奧古斯丁的時代,人們對時間空間的各種錯誤看法,那麼,奧古斯丁的確了不起,他預言了現代宇宙學的觀點。

奇怪的是,奧古斯丁對創世紀的深刻見解,在13世紀基督教會接受了古希臘傳統的影響之後,卻受到了挑戰。在後來的爭議中,第四次拉特蘭會議(1215)反駁了亞里士多德關於宇宙年齡無限的哲學,認定宇宙在時間上確有開始,並以此作為基督教的一個信條。但即使在今天,神學家們對聖經的創世紀仍是見解不一。

有一個超越時間的上帝存在的假定所帶來的問題是,儘管這麼假定會使上帝來到「此地此時」,但大部分人認為是上帝所具有的很多美質只有在時間的框架中才有意義。難道上帝不能作計劃,應答禱告,對人類行進的路程表示喜悅或擔憂,然後再進行審判嗎?難道他不是不停地在世界上活動,做工作,「給宇宙機器的齒輪上油」,以及干諸如此類的事嗎?上帝的這一切活動,若不是在時間的構架裡就全無意義。若是不在時間之中,上帝怎麼能計劃、行動?假如上帝真是超越了時間,因此預知了未來,他為什麼還關注人類的進步或關注與罪惡的鬥爭?結果他早就知道了的(我們將在第九章裡再來討論這個問題)。

事實上,正如我們已經看到的那樣,上帝創造了宇宙這一觀念本身,就指的是一個發生在時間之中的行動。我上課講宇宙學時,常有人問我大爆炸之前發生了什麼事。我的回答是,沒有大爆炸的「之前」,因為大爆炸就代表了時間本身的出現。我的回答受到懷疑——「肯定是什麼事引起了大爆炸。」但因果是時間概念,是不能應用於其中不存在時間的狀態的。因而,大爆炸之前發生了什麼事之類的問題是沒有意義的。

假如時間的確有一個開始,那麼,誰要想用原因來解釋時間的開始,就必需求助於一種更廣泛的原因概念,這概念與我們日常生活中所熟悉的原因概念是不同的。一個可能就是不再要求原因總是先於結果。原因能夠逆時間而動,造出先於它的結果嗎?當然,改變過去,這種概念是充滿了悖論的。比如,設想你能夠影響19世紀的事件來阻止你自己的出生,這豈不荒唐?然而,現代物理學確有若干理論涉及逆動因果關係。假設的超過光速的粒子(叫「速子」)就能有這種逆動的因果。為了避免悖論,人們可以設想原因和結果之間的聯繫是非常松的,而且是不可控制的,或者,其聯繫是難以捉摸的。我們就要看到,量子論需要一種反過來的時間因果關係。比如,今天進行的一項觀測可以影響到遙遠的過去的實在建構。約翰·惠勒曾對此強調說:「量子原理表明,從某種意義上看,一個觀測者在將來做的事就決定了過去發生的事,甚至那過去是如此遙遠,遠到連生命都不存在。」6

這裡,就像人們在量子論中不得不做的那樣,惠勒給了精神(「觀測者」)一種重要意義,因而涉及了宇宙演化後期出現的精神與宇宙的創生的關係問題:

假如宇宙在其未來的歷史中,不能保證在某處及某一小段時間裡產生生命、意識以及觀測者,那麼,宇宙誕生的機制豈不是無意義或不可探測、或既無意義又不可探測的嗎?7

惠勒希望,我們可在物理學的構架中,發現一個使宇宙能「自動」誕生的原理。在探索這樣的理論的過程中,他說:「任何指導性原理似乎都不如要原理為宇宙誕生提供一種方式這種要求更為有力。」8惠勒把這種「自發」宇宙比作電子學中的自激電路。

即便是能從某種晚近的自然能動性(不管它是精神還是物質)裡發現時空創生的原因,也難以明白宇宙怎麼能自然地從無中創造出來。仍然得要有一些「原材料」,來供精神或其他什麼東西進一步進行追溯性工作。惠勒指出,空間和時間都是合成的結構,就是說,二者都是由他叫作前幾何(pregeome-try)的構件構成的。其他許多物理學家也指出,空間與時間不是基本的概念,而是些近似值。正如表面上看去是連續的物質實際是由原子構成的那樣,時空或許也可能是由一些更基本、更抽像的實體構成的。這可能是試圖發現引力的量子論的一個結果(引力只不過是時空幾何而已)。在某些極端的物理條件下,假如在大爆炸之初,時空可能「分離開來」,從而暴露出其內部構件。用時間之前的語言說就是,大爆炸可能就是一個事件,在該事件中,那些「齒輪」緊密地結合起來組成一種外表看來是連續的時空。根據這種觀點,大爆炸是空間、時間及物質的開端,但不是物理學的界限。在大爆炸之外(不是在其「之前」,因為沒有之前),存在著一些沒有裝配起來的「齒輪」,一些形而下的東西,但不在時間或空間中。

宇宙如何誕生,詢問宇宙是否有某種原因這類問題是否有意義,在這些話題結束之前,我們必須考慮回答是「是」的可能性,但宇宙的某種原因不一定是上帝。正如我們早先說過的,宇宙論論證的第二部分是想論證宇宙的創造者就是上帝。但現代物理學卻發現了兩個新的可能性,這是宇宙論論證辯護者從未能想到的。

前一章解釋過,物質的創生如何用膨脹的空間(空間彎曲)就可以予以充分的說明。而且,空間伸縮力現在似乎不存在界限。最微小的區域能無限地膨脹。在宇宙創生後的十億分之一秒,我們目前所觀測到的宇宙(共1027立方光年)蜷縮在大約太陽系大小的體積裡。在更早些的時刻裡,宇宙的體積更小。因而,空間可能是從無中產生出來的,物質則可能是從空間產生出來的。但人們覺得,肯定是個什麼東西使無限小的微粒一樣的宇宙開始爆炸性地膨脹開來,而這就是我們追尋奇點、因果關係等等的所在。

然而,還有另一種解釋,可以解釋我們由空間和物質構成的宇宙。可以粗略地稱之為「能繁殖的宇宙」。這裡最好用類比來描述。因為空間是有伸縮性的,我們就不妨設想它是塊膠皮(膠皮只是二維的,而空間則是三維的。這是個概念性缺憾,但在邏輯上沒有問題。我們即將描述的東西也適用於三維,但不能在三維裡形象化)。

圖5表示了一系列步驟。首先,膠皮上有塊凸起。接著,凸起膨脹起來,同時,一直有一狹窄的「頸部」使凸起與膠皮相連。凸起變成氣球狀。現在,設想與膠皮相連的頸部收口,最後,口收到一起,使氣球完全封閉起來。最後,頸部斷開,氣球與膠皮分離開來,使頸部再次恢復成一塊連續的膠皮。這膠皮實際上生出了一塊完全獨立的、與自己不相連的膠皮(氣球),而這氣球然後又可以無限膨脹。需要的話,這新生的氣球本身也可以用來生出其他的氣球。

假如我們將我們的宇宙——我們用物理方式所能達到的一切空間——看成是那個「新生的氣球」,那麼,可以肯定,我們這宇宙並不是一直就存在的:它是被創造的。然而,其創造者仍然可在自然的物理過程中找到,即創造者是一種創造機制,該機制的本源在「母膠皮」中。那膠皮我們也不是完全不能理解,只不過它是在我們的時空之外,因此我們不能在我們的宇宙之中找到它存在的原因,但這裡面牽涉不到上帝。

從這一理論中生發出來的中心問題是,那通常被看作是「宇宙」的東西,事實上可能只是一不連續的時空片斷。可能有很多、甚至是無限多的其他宇宙,但它們在物理上都是其他宇宙所接近不了的。假如這麼定義「宇宙」,那麼,對我們的宇宙的解釋就不在我們的宇宙之中,而是在其之外。但這麼解釋宇宙不涉及上帝,只涉及時空和某個怪異的物理機制。

最近在若干理論研究中,提出了這樣一個機制9。在極熱的條件下,可以想像空間會變得不穩定,從而以這樣的方式「生出」其他的「氣球」。人們甚至可以想像,有一個有著足夠發達技術的集體,有意地操縱新宇宙的創生。然而,理論純正癖者無疑會提出異議,說關於宇宙創生的這種假說只是一個假解釋,因為它仍是沒有解釋「膠皮與氣球」的總體。說得不錯,是這麼回事。但上面的「膠皮」例子的確說明,原則上我們在宇宙中所能察覺到的一切事物,可能仍是由自然的原因在一段有限的時間以前造成的,在我們時空之外的東西(假如真有的話)不一定就完全是超自然的。

以上的這一通分析,對我們尋找造物者上帝又有些什麼幫助呢?假如我們堅持那種簡單的原因概念,不管宇宙的年齡是否是無限的,不管宇宙在時間上是否有個確定的起點,在這種情況下,那種認為萬物都有一個第一原因的論點是容易受到嚴肅的懷疑的。奇異的機制,諸如逆動因果性或量子精神過程,可能會消除宇宙創生的首要原因的必要性。但人們仍然覺得找不到第一原因就不舒服。神學家理查德·斯溫伯恩寫道:

假如宇宙的年齡是無限的,因此每一時刻宇宙的每一狀況都可用宇宙先前的狀況以及自然法則予以完整的解釋(因而這就用不著上帝了);在無限的時間裡,宇宙的存在就有了完整的解釋甚至是完全的解釋;誰要是這麼想,那可就錯了。宇宙沒有解釋,什麼解釋也沒有。它是完全不可解釋的。十

為了說明這一點,我們可以設想馬是一直就有的:每一匹馬存在的原因可以由其親馬的存在來解釋。但我們並沒有解釋為什麼會有馬為什麼世上會有馬,而不是沒有馬,或為什麼有馬而沒有比如說獨角獸。儘管我們或許能找出每一事件的原因(這從量子效應來看是不可能的),我們仍是不能解開這個謎:為什麼宇宙有現在的特徵,或說,為什麼會有宇宙?