非你莫属的荣瑞星:上帝证明之三：物理学的证明：从牛顿经典力学到现代宇宙学

题记：有限无法真正认识无限。

　　 --帕斯卡尔  

　　  宇宙有多大? 万物为何形成现在的样子? 人为何痛苦? 生命能否永恒? 这世上的科学家、哲学家，各类学者，谁也说不清。还有很多人则认为一切就是这样，不用想。用我们生命科学的话说就是世上大部分人活的都是名、利、情、欲等软件，而不是所有人都活“求知欲”软件，现实中人是分有许多种类的。但总体而言，我们还是需要“知道”，知道世上各种各样的秘密。挑战未知是人类诞生之初就具备的本能。人类和动物最本质的区别在于不断地探求未知，其终极目的就是要回答“我从哪来？我到哪去？”这样的问题。在现实世界找不到答案，人们便将追问的目光投向浩瀚的太空。正是这些追问，成为志士仁人探索宇宙的动力。恰是有了这些探索，曾经是离经叛道、惊世骇俗、招来杀身之祸的异端言论成了人们今天的天文学常识。

　    不是吗？科学的气质就是批判地考察世界，仿佛可能存在着许多不同的世界，仿佛别的东西可能在这里，而这里又不是别的东西。于是，迫使我们问，为什么我们看到的东西存在着，而又不是其他某种东西。在这方面，脑就象是一片肌肉，当我们很好地思索时，我们就感到舒适。理解乃是一桩令人心醉神迷的事情。从这之中，整个人类不仅在进步，而且我们还感到很满足--虽然我们常常会犯这样那样的错误，有着这样那样纷类不一的局限。

　   “我们必须知道，我们必将知道！”这是阿尔伯特的呼喊。那么在这其中什么是我们最要知道的根本大谜呢？无非就是生命、人类、宇宙、世界的起源了。即我们和这个世界是从哪儿来的？这是我们一切、所有问题中最根本的问题。

　    这个问题我们在这部论文中应该是已经把它解决得“差不多”了，今天在这儿只是再作一些补充。

      我们还是从我们所熟悉的牛顿的故事说起。这个既熟悉也还亲切些。

　    就是当牛顿揭示出第一定律之后，他感到了困惑：物体在不受外力作用时，靠惯性运动；那么，使物体开始运动的第一次外力从哪里来？

牛顿无解。

　    因此他说：是上帝踹了第一脚。也就是说，第一推动来源于上帝。

　    对此，一些机械唯物主义者说：牛顿陷入了唯心主义泥坑。因为宇宙在时间上是无始无终的，所以根本就没有所谓第一次，从来就如此。牛顿是自寻烦恼。

　    上个世纪20年代，哈勃发现了红移现象。这个发现是划时代的，具有里程碑意义。

　    在自然科学方面，红移的存在意味着我们的宇宙是膨胀（爆炸）的结果，并且还处于继续膨胀之中。于是，勒默策的“大爆炸宇宙论”得到了实验的支持。迄今为止的科学观察都支持这一理论，所以，这个理论现在已经是关于宇宙天体的主流学说。

      在哲学层面上，这一理论意味着：空间是有限的；并且，宇宙在时间上有一个开始。因此，我们传统的宇宙观宣告破产。宇宙既然不是无限的，那么我们唯物论中的教条主义者们上面提到的那个逻辑自然也就没法成立了。这是说，这样推导下来，牛顿第一运动定律也是上帝存在的证明之一。

      事实上，再也没有比科学家自身更了解科学的极限了。

　　  也再也没有比天体物理学更能摧毁一个人的野心了。同时，赤裸裸的进化论现在无法解释整个宇宙。现在的科学家越来越倾向于认可精神的重要性，这在科学界已经成为一个现实的潮流。

      如果说２０世纪上半叶是科学的黄金时代，下半期则是青铜时期。虽然高能粒子加速器不时发现出新的亚核粒子，无性繁殖不是神话，“高速公路网”一网打尽全球信息，但如相对论量子论那样具有“颠覆性”的发现却并未出现。第一因、第一推动力仍是不解之谜。从牛顿到爱因斯坦，所有一流的科学家都逃不脱这一关于宇宙最高规律的追问。它实际是在追问上帝是谁，宇宙最高智慧最终设计者是谁？

      问题到此并没有完，我们在这提到了宇宙大爆炸--

      而“大爆炸宇宙论”最终也会导致有神论。由于这个原因，我国学界在相当一段时间内对这个理论采取了冷处理的态度，直到无法回避的今天。

“大爆炸宇宙论”指明宇宙开始于一个“奇点”。之所以叫“奇点”，是因为所有的科学规律在此点都不适用。光凭这个奇怪的点，就足够让人浮想连翩了。而“奇点”之后，宇宙就遵循一个既定的模式（即现今的所有科学规律）运转了。只有这样的模式，才能最终演化出人类。

      那么，为什么是这样的、而不是那样的（比如无法衍生出人类）模式呢？是谁在导演这一切？

      并且，是谁预定了、或者主宰了这个模式？

      上帝究竟存不存在？或者说，“上帝”是不是必须存在、没有他就不行？没有他一切就都真的无法解释，他是不是必须的、不可缺少的？

“奇点” 爆炸后所能演变出的宇宙可以说有无数种可能，演变成今天这种能产生地球、从而能演化出人类的宇宙的概率，几乎为零。据资料，其概率是10-36。举例来说明这是一个什么概念：随手扔一个硬币，落下后的可能性有三种：正面、反面、直立。其中直立的概率是10-10。

　　  这个概率意味着：假若全世界的人（设为50亿）都一起来扔硬币，每人扔两次，那么，其中只会有一个人将可能有一次机会扔出直立的硬币，由此可见其概率之小。但“奇点” 爆炸后能演变出今天这种宇宙的概率，却更小。假设宇宙诞生之日（150亿年，1010数量级）就有人类、并且就开始扔硬币，那么，人类还要继续扔1016年（1亿亿年）才有一次机会扔出今天的宇宙。但那时，今天的宇宙可能早毁灭了。

　　  出现今天的宇宙的概率是如此之小，但却偏偏只扔了一次就扔中了……

　　   在这样的问题上，我们可以无视这样的奇迹吗？这种事不是太奇怪了吗？对此我感到摄人魂魄……我不认为这可以用“神秘”二字就简单解释，我所感到的，是震憾、甚至敬畏。

　　   而上帝是不掷骰子的，更不扔硬币。

　　  “上帝是不掷骰子的”这句话是爱因斯坦说的，就我的理解，他所要想表述的意思是：我们今天这个宇宙，并不是一次碰运气、掷骰子的偶然结果，而应该是一个预定好的、有意识的结果。

　　  那么，谁预定了这个宇宙？谁体现了这种意识？

      结果 ，我们一反思，宇宙大爆炸学说这个科学的理论与上帝也是相通的。科学并不就与上帝是悖反的。前面我们提到并作出证明的基因学、脑科学等无不如此--就是物理学也不例外。宇宙大爆炸学说是其中例子之一，牛顿第一定律也是如此。还有下面的物理学定律也是这样：

　　  我们都知道，自然界的物质绝大多数遵循“热胀冷缩”的规律，少有例外。例外的有一种是水。水在4度时密度最大，4度之下就是反常膨胀，是“热缩冷胀”了。而到冰，密度就只有0.9。这意味着，冰将会浮在水面。

　　  这个意义是很重大的。并不需要太多的想像力就能预见：如果水也遵循“热胀冷缩”的规律，那么冰的密度就会大于水，就会沉在水下，这样，水下的一切生命就会被冻结住。我们都已经知道，生命的基础是水，我们的生命，都起源于水下。

　　  为什么是水？为什么是对我们的生命诞生和持续如此重要的水，偏偏就要反常膨胀？而这一个例外，又对

我们的生存如此重要？

　　  倘是没有这一个例外，就不会有我们人类。但，这个例外偏偏就出现了。

　　  是谁，在普遍遵循“热胀冷缩”的世界中，让生命得以诞生和发展的这一个“例外”出现？

物理学中还有一条著名的“熵恒增定律”，一般把它通俗的描述为：热不可能自动（不外加能量来干预）地从低温物体向高温物体传递。为便于理解和举例，我在这里再把它通俗化地做这样描述：卧室里的空气分子不可能自动的全部跑进客厅，而使睡觉的人因真空窒息而死；一盆泼出去的水，不可能自动又回到盆子里去……等等类似的表述。

　　  “熵恒增定律”比较专业一点的描述是：有序和规则的排列总是自动的趋向于无序和弥散。比如，一幢华屋，总是自动的趋向于剥蚀和垮塌；死亡的生命体，总是自动的趋向于腐朽；社会，总是自动的趋向于动荡和无政府主义……等等。

　　  但是，若有外力的有意识干预，则上述情况可以改变。

　　  比如，可以使用真空泵抽空卧室里的空气；

　　  可以使用建筑队维修甚至翻新房屋；

　　  可以使用政府来管理社会；

　　  甚至，把一个又一个的水分子，又重新拣回盆里……等等。

　　  到现在为止，我想我们都对“熵恒增定律”至少具备了一些感性认识；只要不是刻意反科学的人，大约也都认可了这一定律的正确性。

　　  我这样反复地引用和描述“熵恒增定律”，是因为我下面要进行我认为最有力的一段论证。

　　这个宇宙里，最让我们感到惊讶和震憾的事是什么？----是生命的诞生和进化。而恰恰就是这件事，它违背了“熵恒增定律”！

　　  这是更让人感到震憾甚至震畏的事。

　　  稍微具备一点科学常识的人都知道，相比于碳水分子（生命体的物理材料）来说，生命体无疑是一种高度有序化和规则化的产物，进化更是如此。在这个遵守“熵恒增定律”的宇宙里演化出生命、并且进化，就象残垣败瓦自动恢复为华屋、并且自我装饰得越来越漂亮一样不可思议。

　　  但是，它竟然发生了。

　　  是谁、又为什么要让这一堆破砖烂瓦（碳、水分子）有序化为生命的华屋？

　　  是谁为我们的星球、我们人类买了单？

　　  是谁施加了外力的干预？

　　  上帝究竟存不存在？

还有人曾问牛顿，万有引力的起因是什么？牛顿回答：我只能发现它证明它，但不能解释何以有它。爱因斯坦也无奈地承认，相对论在宇宙开端处失效。然而这却是个科学注定无法回避的“硬件”问题。它牵涉到科学最核心的本质。以往科学只是不断地发现揭示物理世界的运作和定律，但为何如此运作、为何有这些定律却一概无知。不能正面解答这个问题，就无法揭开一切本原性问题：如宇宙起源、生命起源、人类起源......

　　  第一因的问题，焦点在于：宇宙在时间上有无迄止、空间上有无边界。

　　  倘宇宙没有开端，一直如目前的有序状，则无法解释热力学第二定律：无序增熵运动（它与第一定律：能量守恒被证实一直有效）。宇宙最终结局是大无序的“热死寂”。此外，哈勃望远镜也告诉我们，宇宙仍处于原始膨胀过程中，星系仍在以亿万光年的速率飞离而去（在这膨胀飞离中，竟能产生太阳系银河系，竟能诞生人类尘埃般有序的一角，真是不可思议）。按相对论原理，有离必有合。今天的飞离说明昨天的耦合。想必原初宇宙的致密紧缩度肯定无限大，几近于无（无中生有吧）。以此类推，有“热死”终端就必有爆炸迄始──于是“大爆炸”理论便被引进了宇宙学。

　　  大爆炸意味宇宙必有开端（奇点），且有时间之矢。承认这一点，就近于承认“有个上帝和最高设计者”。其根据是：宇宙爆炸的初始密度是经过精心计算的。因为它更有亿万倍的理由爆炸出些黑洞坍塌与无序，可它偏偏就炸出了个大尺度的精美天体运行（这又包含多少精确的数值数率）！这还就应上了我们多次套用过的那句时尚话语：这比猴子在键盘上打出莎士比亚剧作还难。另外，大爆炸的冲力与银河系的万有引力正好是一对矛盾。它的暴涨与塌陷必经严格运算控制在同一临界值上，才能维系住天体既不因离心力冲出引力之外，又因向心力被拉附在引力之内。

　    换句话，宇宙实际立于刀刃之上。它的初始爆炸密度必精确地无限接近临界值。低于临界值，宇宙将盲目膨胀，天体将混乱的什么美丽事件也不会诞生（何况人这种高等动物）；高于临界值，宇宙则立即塌缩，也就天上人间无故事了。极言之，宇宙整体的结构性有序性精密性目的性，使得大爆炸绝不可能是偶然随机事件。

　    倘宇宙是有界无限的呢（另类人的推测）？这倒干净地排除了上帝的存在，却不能解答为何宇宙有边界而无终始？也不能回答为何会有那些精心设计的物理定律？──定律又从何而来？自然界存在规律、规则，这是一件令人惊奇的事实。若一个宇宙，其中没有规律，它由10-80个基本粒子组成，而这些基本粒子又象人的行为那样绝对自由，那么，为了理解这个宇宙，我们至少需要有一个象这个宇宙一样大的大脑。这样一个宇宙似乎不可能有生命和智能，因为生命和脑需要一定程度的稳定性和有序性。

幸而我们还算运气--我们碰巧生在这样一个宇宙中，这真不能不说是一种幸运--因为我们生活的宇宙至少有大部分是可知的。我们的常识经验和进化史已为我们理解实际世界作好了某种准备。不过，当我们涉足其他领域时，常识和普通直观也就成了很不可靠的向导了。当我们以接近光速运动时，我们的身体质量会无限止地增加；我们身体的厚度在运动方向上会收缩而渐趋于零；而时间对我们来说，正如我们所希望的那样将趋近于停止下来。这实在太令人吃惊了。许多人以为这太可笑，不过，这也无关紧要，因为我们并没有以接近光速去旅行。我们的常识证据在高速下显然是不适用的。这是说，上帝为这个宇宙设计的“规律”有时是非常奇妙的，有些还妙不可言，有些则难以理解。但我们无法理解也不能无端就否定它们或任意曲解它们。我们以前--比如中世纪--把上帝造的这个世界想得太简单了，结果对它产生了那么多误解。

　　  最近据说英国著名宇宙学家霍金又提出最新释说：宇宙开放暴胀、有始而无终。不一而足，名家名派名说名论太多太多...... 不管宇宙以什么方式创生，它的复杂的有序，神奇的结构，本质的简洁，惊人的合规律合数学性，都使得人类即便能否认一个人格的上帝，也难以否认一个自然的上帝，一个最高的智慧──普遍的宇宙精神存在。

　　  未来的科学就算有能力将所有的定律归纳成一个最终规律，却不能阐释证明规律本身。规律又从何而来（必得先有规律，宇宙万物才能创生）？这必然又回到逼问终极设计者的第一因问题。倘真有一个这样的最高设计者，掌握着这样一条“超规律”，则从一开始它就决定控制着宇宙和人类的命运。它既然不想让人类轻而易举地识得它的真面目或找到真规律（这是显而易见的），它就一定有能力不让人类识破或将人类引入认知的歧途。

　 　科学与宗教这两种不同质的人类活动，其结果都使得参与者对“上帝”、对人类这最高天机，对不可知的最高智慧，表现出共同惊畏虔诚的宗教情绪。不同只在，宗教是被动地听任上帝安排，科学却是主动地寻找靠近上帝。

      当然对世界如此奇绝的“巧合性和规律性”科学界也在寻找自己的解释。其中最根本、最主要的就是提出了一个“人择原理”。它的基本思想是：

       假如宇宙的规律不是这样的，

     （有科学家计算过，假如宇宙大爆炸时某种力的参数如果有丝毫的误差，那么，现在的宇宙就不是这个样子，有没有人类的产生都成问题）

       那么就不会有人类、思维、意识和精神繁盛起来，并惊叹宇宙结构的精妙　  

　   　所以，我们所观测到的宇宙是这个样子

　   　是因为，如果宇宙不是这个样子

　　   就不会有我们来观测它

　　   所以我们不必惊叹宇宙的精妙，

       因为它必须如此也必定如此--为了让人类出现

剑桥宇宙学家马丁.里斯（Martin J.Ress）在业内颇有名气，也是所谓“人择原理”的积极鼓吹者，他深入浅出的刻画把我们带进了一个神奇的境界：偌大的宇宙是由六个最基本的数字决定的，它们的稍有差池，这个宇宙便走了样，甚至不复存在，当然也就更谈不上谁在这里提问解答了。

　     第一个数字是一个大数N（1036），它表示原子静电力和原子之间的引力之比，这就意味着引力很弱。引力尽管很弱，却非同小可，因为如果N的后面少了几个零，那么形成一个恒星的原子就要少得多，周围的行星也要轻得多，它们便不能维持在轨道上运行，更不可能在上面诞生出像人类这样的复杂生物了。

　    第二个是原子核系数?（0.007），它表明在恒星（太阳）的核聚变过程中，有这样比例的质量转变为能量。如果?比较小，氢原子核“粘合”力就很小，质子就无法聚合中子，形成稳定的氦核，这样的宇宙将只有氢的一统天下，也不会有后来生机勃勃的化学，而如果?比较大，所有的氢都保留不下来，没有氢，至少水也不存在了。

　    第三个数字是宇宙的实际密度和临界密度之比，它的是否等于1决定了宇宙的命运是开放，还是闭合。还反映了宇宙膨胀的速度，膨胀得太快，星系和恒星就无法聚集起来，太慢的话，宇宙在开始演化之前就坍缩了。事实上，我们的宇宙起源于一个“调制”得非常精确的临界状态，一个重要因素就是必须考虑宇宙中还存在大量我们看不见的“暗物质”，它们甚至要比可见物质多10来倍。

　    第四个数字。本来是爱因斯坦提出静态宇宙模型，为了抵消引力作用而引入的一个“宇宙常数”，随着宇宙动态特征的确认它几乎被送进了博物馆。但新近有关极早期宇宙的大统一理论（CUT）认为的值也许并不等于零，尽管它极其微弱，从而表现为某种“斥力”，促使我们观测到的宇宙仍然没有减速的迹象。

　    第五个数字是代表宇宙“涟漪” 的Q（1/100 000），因为创世时期哪怕一丁点不规则，对于膨胀到今天的宇宙都具有决定性的意义。这个数字其实是恒星、星系和星系团（它们均由引力结合在一起）相对于宇宙最结构的“质能”（mc2）比，它是如此之小，因此基本上可以认为星系（团）在宇宙中是均匀分布的。1992年，宇宙背景探测器卫星（COBE）精确描绘出宇宙微波背景的黑体辐射谱，涨落就是这个Q ，而恰恰是因为有这些涟漪，宇宙才可能演化成为如此瑰丽多彩的结构图景。

　宇宙的演变敏感地取决于?、?和Q，它们一开始就被确定了，尽管谁也不知道它们是如何被确定的。

第六个数字就是宇宙的空间维数D(3)，我们生活在一个三维的世界中，但我们还强烈感受到标志宇宙演化方向的第四维--时间，它的不可逆转性称得上是一个最大的宇宙之谜。空间时间之比的速度限制（光速）构成了我们的“视界”（event horizon），我们因此只能看到一个有限而无边的宇宙。问题是，人们可以想象一维二维的有限无边（封闭的曲线和曲面），却很难想象宇宙的有限无边。

　    就这六个数搞掂了我们的宇宙。

　    根据宇宙学的人择原理（anthropic principle，直译为属人的原理或人的宇宙原理，本来并无选择之意，但这个译法颇传神），弱的人择原理是说，宇宙之所以是现在这个样子，至少部分是因为倘若不是这样，就谈不上“谁”来提这个问题了；而强的人择原理认为，宇宙之所以是现在这个样子，就是因为构成宇宙的所有参数表明它不能不是这个样子。因此，这是一个由作为观测者的人所选择的宇宙，反过来，又是这个宇宙选择了可以进行观测的人。或者说，所有的宇宙它们本身均以我们（人类--观察者）的存在为前提。宇宙演变的史诗终于找到了知音--它一整个“计划”也就是为了找到知音--它终于“调制”出了生命，诞生了能够认识这个过程的智慧生物--人，人与宇宙的巧妙关联，恐怕一开始就以这六个数的方式注定了。

　    那么，这究竟是一个硕果仅存的吝啬宇宙，还是一个孕育无限生机的慷慨宇宙呢？自然的推理似乎寓示了“多宇宙” （the many universes）的前景，即我们所在的宇宙只不过是其中的一员，它从母宇宙中脱颍而出，开创了我们今天观测到的宇宙历程。而在整个宇宙系统（the universe as whole）中，无数子宇宙各自具有广泛的取值范围，但只有这六个数的宇宙出现了生命和人类……现代科学已经走到了这一步：从各个角度、学科和方面上，它离上帝都很近了。我们的工作则就是走出这最后一步，到达颠峰。

      而关于这个“人择原理”及它所谈到的问题，我们可以分为两个方面来分析它：

      一就是：科学家们所讲的极恰好的六个数怎解释？一切不是太过恰巧了吗？除了上帝和有意识的“抉择与安排”之外，它还有什么可说的过去的解释吗？“意识”不也是我们眼前的事实存在之一吗？它“存在”着，那它怎么就不可能在这整场“存在”中扮演那样的角色、具有那样的作用和地位呢？

      二是“人择原理”本身。人择原理，是用人类的存在去约束过去可能有的初始条件和物理定律，减少它们的任意性，使一些宇宙学现象得到解释，这在科学方法论上有一定意义。但是它有些过分强调了以人类为中心的观念。它假定在其他不同的宇宙中生命演化的条件与我们这里是一样的，这一点是无法用观测加以证实的。事实上具有不同结构的宇宙仍有可能演化出某种形式的智能生命。还有人提出，观测者对于宇宙的产生是必不可少的，也就是说宇宙的产生有赖于作为观测者的人类的存在。这种观点把人择原理以人类的存在来推测宇宙初始条件的思维方法，说成是宇宙的产生不能脱离人类的存在，显然是夸大了人类的作用，导致人类中心说。实际上，我们的宇宙是独立于人类之外的客观物质世界，人类是宇宙物质发展到一定阶段才产生的。也就是说，

一：在这世界上有人类之前的那些时间里，这个世界由谁去为它作出“选择”呢？

      二：在人类现在还未知的那些层次、领域和事情上，又有谁去“择”呢？

      三：我们自己的事情自己清楚，我们谁干过这种事吗？我们有谁替世界费过什么心，去帮它作出过什么选择吗？至少我知道我没有做过这样的事、我所有的朋友也没有这么干过。

      四：人择原理说宇宙那么多“巧合”的自然数值都是由“观察者”选择出来的--可我们人类有那种本事吗？就是让我们去替宇宙作出选择，我们又做的出吗？我们现在知道完整的、真实的、最精确的宇宙数字吗？反正我不知道。我更没法从基本粒子的世界到宏观天体世界都替它们作出选择，告诉它们都该选哪个数值，又该选择哪条运转轨道。反正我没这本事。

      五：就是我们有办法作出选择，知道选那些“数”是正确的，可我们选出来以后怎么办？怎么“贯彻”下去、让整个宇宙都听我们的？只是“人择”了出来，可怎么执行下去变成宇宙和各方面的实际行动、实际结果？

      六：别忘了，现实中“人（观察者）”是至少有60亿个，那不同的人会有不同的选“择”吧？如果（每个）人真的都能去替世界做选择，那不天下大乱了才怪。

      也就是说，谁有那种本事，可以对全宇宙及其所有万有事象都从无数个合理与不合理、恰当与不恰当的可能性中作出选择？自然情况下，它可以是1，可以是2，可以是3，可以是4，5，6，7，---可以是10，100，

101，10000，10001---可以是任何数。就是数字选错了，那又怎么样？大不了产生出来的宇宙“失败”、“不能运转”、“不成型”也产生不了人类，可这对“自然”有妨碍吗？它懂这些吗？“失败、错误”是无数种，正确的数值却只有这一组，在自然情况下，哪个更可能成为现实？凭什么宇宙只敲击了一次键盘它就无比准确的敲对了呢？宇宙中又有什么知道去敲呢？没有上帝，这一切还怎么去解释呢？就一点可能都没有了。

         好奇是人类的习性，理解是一种乐趣。

         但宇宙太深奥了，它不肯将“天机”一下子泄露给我们。

         因此，宇宙探索的努力就成了为数不多的、可以提升人的生命意义的事情之一，

         这就使它较之一场宇宙喜剧，具有了几分悲壮的色彩（温伯格语）。

　　   而今天--我们终于在这场悲壮中，达成了我们的愿望。

         人类的历史在今天辉煌，我们已经闻道，死而无憾了。