基督教科学设想之二——宇宙学

在这一篇博文中,我想谈谈如何根据圣经进行宇宙学的研究。在William Lane Craig和Sean Carroll的辩论中,Carroll说当今宇宙学家中没有一个是因为研究宇宙学而成为基督徒的。我对他说的并不感到吃惊,因为无论是宇宙学还是其他自然科学领域,即便有学者是基督徒,也一般不会在公共场合发表自己的宗教观点。当我知道宇宙学家当中有一些还是有信仰的,比如最早提出宇宙大爆炸理论的乔治-勒梅特神父以及南非著名宇宙学家George F. R. Ellis(贵格会)。其实,我觉得一般得过Templeton奖的科学家都有一定的信仰。不过,包括勒梅特在内的宇宙学家中,据我所知,没有一个宣称圣经对他们的科学成就有显著影响的。所以,也难怪很多宇宙学同行认为他们的领域中只有无神论者和不可知论者。 那么,宇宙学,这个兴起于上个世纪中叶的学科分支,能否从圣经得到养分来突破当今的瓶颈呢。我之所以说宇宙学有瓶颈是因为我们已经到了精确宇宙学的时代,也就是说我们可以把宇宙的组分和年龄等参数测量到非常精细的程度。一旦一个学科到了这种阶段,就表明它已经很成熟或者(负面地讲)已经止步不前了。无论是暗物质还是暗能量,无论是超弦理论还是暴涨学说,宇宙学的观测数据似乎已经不能带来进一步的突破。相比于之前的COBE和WMAP卫星,现在的Planck卫星所得到的CMB观测数据已经很难做出之前两个卫星所做出的突破。Planck所要做出的重大发现将是引力波的发现和非高斯扰动的量化。而这两个发现都将是为了验证暴涨理论,但据我所知,暴涨理论只是一个图景或者现象学理论,也就是说,这个理论太复杂而繁多,而不能被观测证实或者证伪。那么这个理论最终变成了一种哲学假说。而对于宇宙学那些关键问题,也绝对不是一个暴涨理论所能解决的。所以,我想从圣经的科学观来提出一些有关宇宙学的研究方向。

我觉得一个很重要的方向就是重新定义精细调节问题。宇宙学的精细调节问题一般被定义为一系列的基本物理学常数必须被精细调节到一定程度才能允许生命的存在,而我们所在的这个宇宙就是一个精细调节的宇宙。为了解释这个问题,一般宇宙学家会引入多重宇宙学说。也就是说除了我们这个有生命存在的宇宙,还有很多其他宇宙可能没有生命的存在,因为它们拥有不允许生命存在的物理定律。受“Counting To God”的作者Douglas Ell启发,精细调节问题其实可以以另外一种方式来定义,也就是说这种小几率的物理学参数的存在与信息的存在是等价的。想想,如果我们的宇宙的存在只有10的100次方分之一的几率,那么这可以理解为随机产生100个英语字母而产生一个有意义的句子的几率。也就是说精细调节本质上表明了信息的存在,而如果这个信息的存在本身是不能约化的,也就是说它是不能由其他的信息或者定律所导出的,那么这个信息就是“不可约信息”或者“原初信息”。这和创世纪中上帝用言语创造世界有惊人的吻合。而这信息可以在量子物理中得到合适的诠释,所以如何将量子信息引入到早期宇宙的研究,特别是对CMB的解读当中,是研究这种宇宙信息的关键。

另外一个宇宙学的重要课题是理解暗物质,暗能量和黑洞。到目前为止CERN并没有发现暗物质粒子,这让人们重新猜测暗物质的本质,很有可能它并不存在,而是暗示了当前引力理论的缺陷。很有可能引力本身是不存在的,而是一种涌现出来的现象。因为在小尺度里我们只看到量子物理的作用,但是从量子世界到宏观世界,我们存在理论上的空白。我们很难从量子物理来导出经典物理,包括化学和生物学的现象,乃至天体的运行。而如果我们可以从量子物理导出宏观物理定律,也许我们会发现引力作用只是一个自然而然的结果。一个很重要的线索是量子纠缠系统中纠缠粒子的相关性会产生比单个粒子叠加起来要多的信息,这就是所谓的量子信息的整体性——“Holism”。另外,我们从麦克斯韦妖的理想实验可以得出结论,信息可以从一个系统提取功或者能量,而能量又等同于质量,那么信息必然与质量有某种等价性。结合量子信息的整体性和信息与质量的等价性,我们可以提出理论构想暗物质和暗能量是一种从微观世界涌现出来的量子信息。

也许还有很多宇宙学的课题可以从这“道”的科学得到启发,但是上面两个,在我看来是很有代表性的。这些宇宙学课题的一个重要目的是为了发现宇宙诞生时的“不可约信息”以及宇宙结构中的信息。

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