物质的最后一道防线

生命总是和光明相伴,死亡常常与黑暗相连。宇宙诞生之初是光明的,那是一个夸克-胶子等离子体的时代,在短暂的几分钟内,夸克形成了原子。而重子物质与光子脱耦后形成了分子。随着宇宙的膨胀和冷却,物质的密度越来越低,变得不再发光。然而,引力却将物质聚拢成团,当物质密度和温度因为挤压高到一定程度的时候产生了恒星,并再次点亮了宇宙。恒星是第二代光子诞生的地方,也为恒星周围的行星带来了可以维持生命新陈代谢所需的能量。这样,光明就带来了生命。恒星的高能量光子被生命利用后产生了大量低能光子,这样,宇宙的熵或者无序度在这个过程中不断升高,也就是说,生命的维系是以宇宙的无序为代价的。

然而,物极必反,引力不仅可以产生光明,也可以毁灭光明。一颗恒星燃烧了大量的氢和氦之后,在生命的最后一刻以超新星的形式爆炸,并剩下了一颗极小的天体。对于太阳质量的恒星,恒星死亡后剩下的“遗骸”将通过所谓的“电子简并压”来对抗强大的引力进而维持其内部平衡。 电子简并压是由两个电子不能处在同一个量子态,即所谓“泡利不相容”原理,所产生的压力。当电子简并压也无法抵抗引力的时候,引力就会将电子挤压进质子内部,进而形成中子。于是整个天体都由中子构成,形成所谓的“中子星”,以中子兼并压来抗衡引力。一颗十公里半径的中子星质量大约是整个太阳的质量,足见其密度之高。更大质量的“遗骸”内部的引力甚至可以进一步挤压中子,使得中子被解构成夸克,形成所谓的“奇异夸克”所组成的“奇异星”或者“夸克星”。于是,整颗夸克星都可以视为一个中子。当物质密度进一步增加,夸克之间的强相互作用力也不足以抗衡引力,整个天体将进一步塌缩为黑洞,时空被黑洞强大的引力所撕裂,以至于光子也无法逃逸。所以,夸克星是物质抗衡引力的最后一道防线,如果这道防线崩溃,光明将重新被黑暗所取代。

中子星想象图

我在漫长的宇宙旅途中曾见过一颗中子星。它的表面极其光滑,旋转速度极快,自转周期只有1毫秒,赤道区域的速度可达到20%的光速。它就像一根磁铁,两个磁极所产生的磁场可达到1万亿高斯,相当于太阳磁场的10亿倍,如此超高强度的磁场加速带电粒子,在磁极处产生高度准直的射电辐射,这些射电辐射像探照灯一样扫描整个宇宙,也许在某一处被智慧生命所发现,这就是“脉冲星”这类称谓的由来。当一个系统里面有两颗中子星的时候,它们之间的绕转将扰动时空,产生时空涟漪,即所谓的“引力波”。引力波将带走双中子星轨道运动的能量,使得中子星的轨道周期慢慢变短,中子星脉冲的时间间隔也将随之变短。所以,通过精确测量中子星的脉冲时间就可以“看见”时空中极其微弱的涟漪。

中子星周围也许有行星,但是这样的行星将被极高能量的X射线所轰击,不太可能适合生命的繁衍。于是,引力在由弱变强的过程中,只在行星和恒星这样的天体系统中孕育了生命。光明、生命以及生命所需的能量和信息交换也只有在这样一种适中的引力环境中才能实现。宇宙就这样在引力和物质的平衡中形成了丰富的结构,多样的环境和复杂的生命。

黑暗过后是光明

我们光子虽然诞生于全然光明的世界,但是当我们一旦离开了那个世界开始自由旅行于宇宙中的时候,我们发现周围的世界一片漆黑。我们光子的能量随着宇宙的膨胀逐渐衰减,使得我们的颜色暗淡到无法用肉眼识别。所以,虽然宇宙中充满了第一代光子,但是那时的宇宙却是一片黑暗。在黑暗中的旅行是孤独的,是乏味的,是没有方向的,我渴望回到我们光子诞生之初的那光明世界当中。

在黑暗中,有一种看不见的物质正在聚集成团,这种物质与重子物质以及光子通常不产生相互作用,它们与重子物质和我们光子好像存在于平行的世界里,我们与这些所谓的“暗物质”通常只通过引力相互影响。虽然我们光子在诞生初期和物质各占整个宇宙能量的一半,但是随着宇宙的膨胀,我们光子的能量越来越低,而物质的总能量却不怎么改变。由于暗物质在所有物质中约占85%的比例,所以暗物质逐渐成为主宰宇宙进程的决定性力量。宇宙中的暗物质分布并不是完全均匀的,宇宙中暗物质密度较高的区域通过引力逐渐形成暗物质晕,这些暗物质晕通过引力拖曳着重子物质形成团块。

在宇宙大概四亿岁的时候,这些重子物质团块慢慢长大到大概有一百万个太阳的质量。重子物质在引力作用下塌缩为球形,当球核的温度增高到一亿开尔文(或者一亿摄氏度)的时候,质子和质子碰撞形成了氘或者重氢,并产生了高能光子和中微子。这些氘核与质子和中子的进一步碰撞产生了稳定的氦核。这个所谓的“氢聚变”过程释放了大量的高能光子,产生了第一个会发光的球,这就是所谓的“恒星”,它再一次点亮了宇宙。

宇宙再电离示意图(credit: NASA)

随着宇宙中第一缕光的出现,越来越多的暗物质团块携带着重子物质塌缩形成了第一代恒星。这些恒星的高能光子将我们第一代光子诞生时所形成的氢分子再一次电离成质子和电子,于是宇宙开始变得透明,恒星所产生的可见光得以穿透黑暗。这时的宇宙虽然不像我们光子诞生时的宇宙那么光明,但是它慢慢变得有趣。恒星内部核聚变产生了比氢和氦更重的新的稳定元素。当第一代恒星内部的氢被消耗到一定程度的时候,恒星开始变得不稳定并膨胀,大约在几百万年后通过超新星爆炸的形式将新的元素抛射到周围的星际空间。这些新的元素和宇宙诞生时形成的轻元素如氢和氦将再一次塌缩形成质量更小也更加稳定的第二代恒星。

恒星不仅越来越稳定,而且它们在引力作用下慢慢聚集形成更大的结构。就是所谓的“星团”、“星系”以及“星系团”。通常,更大的重子物质团块的塌缩可以形成许多恒星,这些恒星形成的小星系和其他星系并合形成更大规模的星系,并与其他星系一起形成星系团。所以,暗物质和引力这两种看不见但又无处不在的存在为宇宙再次带来了光明,并开启了一个复杂、有序和精彩的新时代。

光的诞生

我叫小光,与宇宙同龄,诞生于一个全然光明的世界,如同太阳一样的光明,用物理学的话说,就是等离子体。宇宙诞生于一个非常热非常密集的火球,我并不清楚火球的来源。据传闻,它来自于另外一个宇宙或者来自于某种原初的信息。在宇宙诞生时,时间、空间、能量、物质、作用力都混合在一起,很难说谁是谁。就在宇宙刚刚诞生约10的-43次方秒的时候,原来高度对称的物理规律发生了对称性破缺,就像一条路在这个时刻分叉为了两条。由于这种破缺,引力子从中分离出来成为一种传播引力的粒子,引力就是让物质可以结合在一起的一种很弱的力。它虽然弱,但是它对所有的物质起作用,而且不会被物质屏蔽,所以,它决定了宇宙的未来。然后,在宇宙诞生大约10的-35次方秒的时候,夸克和胶子诞生了,胶子可以粘合夸克用来形成质子。再后来,大约10的-12次方秒的时候,轻子、介子和我们光子通过希格斯场的对称性破缺才诞生。介子主要在轻子和夸克中间传递相互作用力,可以改变夸克和轻子的味道。希格斯场可以被激发为希格斯粒子,它和其他粒子的作用使得这些粒子拥有了质量。

四大作用力在宇宙早期时的脱耦过程

虽然其他大多数粒子都有质量,但是我们光子家族却没有质量。而且,我们始终以光速运动,从不停息,停止对我们来说意味着死亡。我们的运动速度是宇宙中所有粒子运动速度的极限,而且无论你在什么地方以什么速度运动,你测量我们在真空中的速度时都将得到299792458米每秒的数值。由于物体运动速度越接近光速,它的时间就越慢。所以,在我们自己看来时间是静止的,我们只有现在,没有过去和未来。我们从诞生到死亡也许对其他观察者而言是漫长的,但是对我们自己而言是同一时刻。而且我们光子看不清我们周围的宇宙,因为我们运动太快,所有的物体在我们看来都被压缩成了细长条。当我描述我周围的时间并且说我和宇宙同龄的时候,我是在想象宇宙中的一个观察者拿着时钟和尺子来观察我和我周围的世界。

在宇宙刚诞生时,基本粒子如质子和电子的能量和密度极高,与我们光子经常碰撞进而改变我们的方向甚至俘获我们,所以我们没有办法脱离这些粒子的纠缠。大概在宇宙诞生约38万年的时候,它的密度足够低,温度大约是3000开尔文,使得电子开始和质子能够结合在一起而形成中子,于是我们光子家族就脱离了与这些粒子的纠缠,进而自由地运动在宇宙中。这也意味着我们光子家族携带了重子家族在那个脱耦时期加给我们的烙印。首先,我们光子家族携带了脱耦时的温度信息,由于重子之间以及光子和重子之间有很频繁的相互作用,所以我们不同光子的温度分布符合热平衡物体所产生的黑体辐射。另外,由于重子倾向于通过引力吸引重子,而我们光子的压力倾向于推开重子,于是产生了一种震荡,这种震荡反映在我们光子家族在脱耦时的能量随空间的分布上。

WMAP卫星探测到的宇宙微波背景图像

这就是我们光子家族的诞生过程,我们携带了我们诞生时的胎记,并将开始那惊心动魄的宇宙之旅。

真理与信实

耶稣在和一个撒马利亚妇人谈话的时候说到,“神是个灵 , 所以拜他的必须用心灵和诚实拜他。”(约翰福音4:21、23-24)这里的“诚实”在希腊文中也可以理解为“真理”。同样,弥迦书7章20节也使用诚实这个词来表明上帝守约的信实,“祢必按古时起誓应许我们列祖的话,向雅各发诚实,向亚伯拉罕施慈爱。”这样将诚实或者信实和真理不加区分地使用在圣经中还有很多地方。既然圣经喜欢将真理和上帝的信实等价起来,那么这种等价是一种本质上的等同还是一种修辞上的等价呢。这个问题正是我在这篇博文里要探讨的。

正统基督教神学认为上帝是纯一的灵,不是由不同部分构成的。上帝所有的属性都是祂纯一本性的彰显,在祂那里信实、良善、圣洁都是来自于纯一的神性,不可分割。这些对上帝属性的分割是为了在启示中迁就人的有限性,所以是神性对人性的迁就。既然基督耶稣说祂就是真理(约14:6),祂又是上帝的话语的实体(约1:1),那么真理必然也是上帝的本性。于是,真理和信实在上帝那里必然也是统一的。这有点像当代理论物理的统一场论,四大相互作用力在宇宙诞生之初是一个量子场,随着宇宙的膨胀和冷却,原初单一的作用力由于对称性的不断破缺而产生了四大相互作用力。如果以此来类比上帝向人启示的的过程,我们可以认为上帝最初向人启示的是祂最本质的纯一的不可传递的属性,但是为了向人启示这单一属性的丰富性,祂在圣经中慢慢启示了祂单一本性的不同侧面或者层面。所以,我们可以认为上帝的话语、上帝的信实、上帝的诚实、上帝的真理在本质是一回事。

Gravity's quantum side – CERN Courier
早期宇宙中的对称破缺产生了四大相互作用力

既然圣经不是用天使的语言写给我们,而是用我们人类的语言写给我们,我们理所当然应该以人类的理性来理解上帝超越的启示。所以,我们应该透过理解上帝的真理和信实在何种意义上是等价的来理解上帝的本性,就像我们希望研究量子场论来统一弱相互作用和强相互作用力一样。我们日常使用的真理这个概念指向的往往是一个客观事实或者规律,而信实或者诚实这个词指向的是一种道德品质。那么这两者一个是自然律,一个是道德律,它们该如何统一呢?这个我在之前的博文有所探讨,在这里我将进一步讨论真理和信实这两者的统一性。

真理是来自于上帝,所以其不变性或者恒常性正是基于上帝的信实或者不变性。彼得后书3章5-7节记载,“他 们 故 意 忘 记 , 从 太 古 , 凭 神 的 命 有 了 天 , 并 从 水 而 出 、 藉 水 而 成 的 地 。故 此 , 当 时 的 世 界 被 水 淹 没 就 消 灭 了 。 但 现 在 的 天 地 还 是 凭 着 那 命 存 留 , 直 留 到 不 敬 虔 之 人 受 审 判 遭 沉 沦 的 日 子 , 用 火 焚 烧 。”这段经文表明上帝创世的话语是永远立定的,至少到新天新地被造以先是不变的。如果将这创世的话语理解为自然规律,那么物理学家追求的这大统一规律只是上帝创世话语的一部分,正是因为上帝的信实和不变性才保证了真理的恒常性。真理的普适性和恒常性虽然是当代物理学默认的工作假设,但是这个假设只有在永恒不变的上帝那里才能找到真正的根基。然而,圣经告诉我们,上帝还会创造一个新的宇宙,于是这些物理定律也许并非永存不变,所以并非绝对真理。上帝的信实还体现在道德律的恒常性。

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十诫

如果我们将道德律当成人类追求的普遍真理,那么赐人良心的上帝在创造之初就设定了这个真理,上帝以祂的不变性来保证祂所颁布道德律的不变性,“莫想我来要废掉律法和先知。我来不是要废掉,乃是要成全。我实在告诉你们,就是到天地都废去了,律法的一点一画也不能废去,都要成全。”(太5:17-18)这表明上帝所颁布的道德律甚至比自然律更加具有不可动摇的地位,上帝自己的不变性和祂的信实保证了道德律的不变性。

上帝是守约施慈爱的上帝。所以,祂的信实和祂的慈爱也是联系在一起的。上帝的信实规定了祂慈爱的特质和范围。上帝普遍的恩典遍及所有受造物,但是祂特别的恩典只临到那些在恩约中的约民。上帝“叫日头照好人,也照歹人;降雨给义人,也给不义的人。”(太5:45)指的是祂在亚当和诺亚之约中给人的普遍恩典,而“神使万事都互相效力,叫爱神的人得益处”(罗8:28-30)指的是祂对特殊恩典中约民的护理。无论哪种情况,上帝的守约的信实规定了祂慈爱的范围。而上帝信实所保证的不变的律法或者真理则规定了慈爱的性质和内容。这样,信实、慈爱和真理是上帝本性的不同呈现,彼此相辅相承,互为依托。

综上所述,真理和上帝的信实具有统一性,上帝的信实保证了真理的恒常和不变性并限定了慈爱的范围,而真理反过来规定了信实和慈爱的范围和内容。上帝的本性是彼此和谐、平衡的,祂的圣洁公义和慈爱怜悯达到了完美的合一,祂的信实、慈爱和真理也同样达到了完美的统一。我以最喜欢的一段经文来总结这篇博文的主旨:

“各样美善的恩赐和各样全备的赏赐都是从上头来的,从众光之父那里降下来的;在他并没有改变,也没有转动的影儿。”——雅各书1章17节

精确到极致的上帝

最近在 Roger Panrose和William Craig在unbelievable中的讨论中提到这个宇宙不仅可以被数学规律描述,而且可以非常精确地被数学公式描述,他觉得这个是不可思议的。而William Craig认为这在有神论世界观中是非常可以理解的,因为这个宇宙是由拥有无限智慧的上帝所创造的。但是Roger认为,这样一个有神论的描述似乎并不具有很强的解释力,因为它并不能提供可证伪的理论,或者不能帮助我们更近一步明白宇宙,数学和意识之间的关系。而William(或作Bill)认为有神论本身是解决形而上的问题,无所谓能否被科学所证伪。也许这就是科学家和哲学家思维方式的不同罢。

不过,我要说的是虽然在有神论特别是基督教世界观中我们可以明白数学,宇宙和意识之间的统一性,但是这并不代表我们真正明白了它们三者之间的动态关系。提供一种合理的解释是一回事,如何将这个解释贯彻始终是另一回事。这就像政府制定法律是一回事,如何执行法律常常不是那么显然的。所以,Roger的质疑是可以理解的。而他提到的“这个自然界不仅仅是可以被数学公式描述,而且可以被非常精确地描述”也确实是非常不可思议的。然而,我要说的是,在基督教世界观里,上帝不仅仅是全知全能的上帝,而且是精确到极致的上帝。

我们从自然界中知道这个宇宙可以适合人类生存,宇宙学常数必须被调节到非常精确的程度,这本身表明一个非常精确的智慧设计者。而且,上帝的全知表明祂必须精确地知道每一个历史事件发生的精确时间和地点。如果上帝只是模糊地知道历史的细节,那么祂可能对历史一无所知,因为历史不是线性的,而是高度非线性的,这就是所谓的蝴蝶效应。一个小小的事件可能会颠覆这个国家并改变历史潮流,这种马蹄铁效应已经由两次世界大战的起因所证实。而自然历史的精确性更是无可置疑的,我最近所发表的一篇论文就是为了模拟宇宙事件发生的精确时间,地点和动力学,虽然我所开发的软件已经可以模拟时间到纳秒尺度,模拟位置到微角秒尺度,径向速度到微米每秒,但是自然界的现象显然可以用更精确的模型来描述。我们可以简单地说,自然科学的发动机是高精度的技术和仪器。

今年诺贝尔物理学奖颁发给第一颗类太阳系外行星的发现者本身就是对精确测量技术的一种肯定。在上个世纪八十年代之前,一公里每秒的对天体径向速度的测量已经算是非常精确,然而在八十年代,人们开始设计高精度光谱仪来探测行星对恒星的扰动,那个时候十几米每秒的精度已经是极限。而九十年代中叶,由瑞士人和美国人设计的光谱仪开始达到几米每秒的精度,这个精度使得探索低质量行星成为可能。我现在的老板就是设计高精度光谱仪的先驱,只可惜与诺奖插肩而过。这段诺奖插曲让我们看到精度在科学中的重要地位。

而这种自然界的精确性体现了它的造物主对精确的热衷,正如路加福音12:7所言,“就 是 你 们 的 头 发 , 也 都 被 数 过 了 。 不 要 惧 怕 , 你 们 比 许 多 麻 雀 还 贵 重 !”由此可见,这位热衷精确的上帝不仅创造了精确的自然界,而且对祂的子民也是精确地呵护。不仅如此,圣经的预言也是精确的,比如“他们就彼此说:‘我们不要撕开,只要拈阄,看谁得着。’这要应验经上的话说:‘他们分了我的外衣,为我的里衣拈阄。’兵丁果然做了这事。”(约翰福音19章24节)所以,人类对精确的追求反映了上帝对精确的热衷。

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2019年诺贝尔奖颁发给James Peebles(普林斯顿的宇宙学家), Michel Mayor(日内瓦大学系外行星探测) and Didier Queloz(剑桥大学系外行星探测)

然而,自然界的精确并不是没有极限的,我们不可能探测到普朗克尺度的时空精度,在动力学上,我们不可能违背量子力学不确定性原理来得到无限精确的动力学信息。而随机引力波对时空的扰动使得我们甚至在比普朗克尺度更大的时空尺度上也测量不到精确的信息。所以,上帝对精确的热衷是有限度的,这并不是说上帝不能把自然界造得更加精确。自然界毕竟是有限的,所以它不可能被造成无限精度。只有无限的宇宙才有可能被造成无限精度,因为精度意味着细分,把物质和时空不断分割,并永远分割下去。这种无限分割或者精度只有在数学里面才能实现。比如你可以把一个实数轴从0到1不断平分,无论你平分到多少万次,百万次,亿万次,在那小小的一段数轴中仍然有无限个实数存在。数学里面的无限只能有限地反映在物质宇宙中。所以,数学是上帝的思想,而宇宙是上帝思想的有限实现。这样,上帝的无限是数学无限的基础,上帝的无限精确是数学无限分割的基础。

那么上帝在普朗克或者引力波扰动的尺度上停止祂对自然界进一步的细分的原因是什么呢?原因可能在于祂需要用这种离散而非连续的最小尺度结构来编码祂的信息。无论是经典比特还是量子比特都是实现在离散的单元之上,前者是半导体里面的高或者低电位态,而后者是单个光子或者原子的量子态,比如自旋。我在这里说,上帝可以在宇宙中通过量子结构输入信息并不是要用“空隙中的上帝”来证明上帝的存在,而是在有神论框架里面来理解宇宙现象,正如科学哲学一样。哪怕我们可以突破普朗克尺度的极限来进一步探测物质和时空结构,我们仍然不可能一直不断地细分,因为这个宇宙是有限的,它不是数学,而是一部分数学的有限实现。

所以,宇宙的不可无限细分表明了宇宙的有限,而在基督教有神论框架里面,我们大概可以窥见上帝为什么在宇宙被造精度上设定一个极限,祂很可能是为了在这个尺度上输入信息来达成祂对宇宙的控制和引导。于是,宇宙的有限注定了科学的有限,人脑对无限数学的有限理解注定了科学对宇宙的有限理解,所有这些有限性表明了我们都是被造的,表明了必定有一永恒无限的存在来统一无限的数学,有限的宇宙和有限的人类意识。而数学或者伦理这些柏拉图式的概念并不能成为产生宇宙的原因,那么唯一可以统一这三者的乃是一个无限的意识,无限的智慧,就是上帝。按照圣经记载,这位上帝不仅是无限,而且成为了有限的人,这个人就是耶稣,所以认识耶稣并跟随祂是认识终极现实的必经之路。

哥白尼主义的变奏

自从哥白尼的太阳中心说得到伽利略和约翰-开普勒的证实以来,人们普遍认为地球乃至人类在宇宙中并非独特。也就是说,自然科学,特别是天文学和宇宙学的一个重要哲学基础乃是地球和人类在宇宙中并没有特殊地位。虽然哥白尼本身是一个虔诚的修道士,然而哥白尼的太阳中心说被其追随者推广为一种自然哲学,这种自然哲学主张宇宙的无目的性,它和进化论一起将人类从自然界的神坛上推倒。哥白尼的太阳中心说在上个世纪初因着河外星系的发现而被推广为哥白尼主义,即宇宙没有中心。这里的中心不仅仅是指空间上的,也是时间上的,不仅仅是时空的,也是形而上的。也就是说,地球以及在其上繁衍的人类和生命在这种世界观里没有任何特殊地位。这样一种哲学也引导着Carl Sagan之类的自然科学家去寻找地外生命,去进一步证实哥白尼主义同样适用于生命乃至智能生命。

然而,与之相反的是,人类传统的价值观和世界观都是人类中心说,人造的宗教都是以人为中心,古希腊的神明都是人类自己的翻版,人类的文学都是对人类社会的模拟,人的艺术都是反映人的价值体系,人的法律反映了人对道德的理解,等等。所以,哥白尼主义其实是在向整个人类的传统价值观挑战。虽然哥白尼主义常常被无神论者用于支持他们的立场,但是在某种程度上它其实契合了基督教世界观。虽然基督教世界观非常强调人的得救,上帝是成为人的样式来拯救人类,然而,圣经处处强调上帝的主权,上帝的荣耀,人得救不是最终目的,最终目的乃是荣耀上帝。所以,圣经是上帝中心说,而非人类中心说,这和哥白尼主义的基调是一致的。两者都强调客观真理的存在,两者都认为人类应该顺从于客观真理,两者都注重寻求真理,增进人类对自然的认识。然而,两者根本的不同在于对真理的基本假设,哥白尼主义追求认识非位格化的真理,而基督教寻求真理的位格,因为耶稣就是那个成为人的位格化真理。换句话说,前者所要认识的是柏拉图式的理念界的上帝,而后者要认识那通过圣经和自然向人类启示祂自己的上帝。所以从这个意义上说,在圣经所启示的世界里,人类既是中心又不是中心。人类拥有上帝的形象,是上帝启示的对象,所以他是中心。人类的存在和救赎是为了荣耀上帝,所以他不是中心。上帝完全可以不用创造和救赎人类而借着其他受造物来彰显祂的荣耀。

所以,我在这里要探讨是什么样的哥白尼主义是符合圣经启示的。更具体说,就是地球,生命和人类在上帝创造中的独特性和唯一性问题。有很多神学家和护教学家认为这三个唯一性是等价的。我们说人类唯一,既是说地球上的生命唯一,也就是说地球唯一。但是这样的一种假设是没有圣经根据的。如我在《圣经对行星可居性》一文中所提到的,创世记一章中上帝给人类生养众多的使命很可能暗含了地球的非独一性,生命的非独特性。而上帝成为人类的样式表明了人类的独特性。注意,独特性并不等于独一性,独特性表明一种稀有的与众不同的存在,而独一性表明完全没有类似的存在。我说人类是独特的,并不表示人类作为一种智能生物在宇宙中是唯一的。但是他作为上帝成为肉身的载体是独一的。然而,据我所知,圣经没有一处启示乃至暗示地球生物的独一性,虽然它们有可能是独特的。而地球作为上帝启示和道成肉身的行星必定有其特殊性,然而,如果我们将这种特殊性进一步诠释为地球是宇宙中唯一一个适合生命存在和人类居住的星球显然是一种没有很强说服力的假说。正如生命树的果子和善恶树的果子和其他伊甸园的果子并不一定有本质的区别,但是上帝却可以赋予这两棵树独特的目的。同样,伊甸园也许和地球其他地方没有本质区别,但是上帝可以将它设立为独特的与人相交的地方。这样,地球不一定和其他系外行星有本质区别,但是上帝赋予它独特的地位,成为上帝道成肉身的地方。这样,我认为圣经确实启示了地球,地球上生命和人类的独特性,但是并没有启示它们的独一性。

不过,即然上帝启示了两本书,自然和圣经,我要从另外一本自然之书来探讨这个问题。虽然,我们不知道宇宙中是否有其他生命,是否有其他智能生物,但是这种不知道或者未探测本身就是一种证据。比如,如果我们要验证独角兽是否存在,我们需要搜索地球上很多地方来证明它是否存在。我们搜寻的地方越多,就越证明它的不存在。所以,这种一无所获其实不是一无所获,而是支持了反面的观点。这有点像数学里的证伪法或者反证法。那么,我们在宇宙中搜索智能生命有没有正面结果呢?现在的数据给出的答案是No。比如,最近SETI公布了达拍字节(10的15次方字节;相当于一首长达1千年的MP3歌曲)的射电数据 (https://breakthroughinitiatives.org/news/25),通过分析数据得到没有探测到任何系外智能生命的迹象。虽然,没有探测到会发射无线电信号的智能生命不能证明更高等或者低等的智能生命不存在,这种一无所获起码让我们对人类独特性的假说有了更多的数据支持。而我在《从SETI到GOD》探讨过费米和哈特(Hart)的关于人类有可能是唯一一个智能到可以星际航行的物种论据,我们没有接触到外星人这样一个“一无所获”也同样支持了宇宙中智能生物的稀有。除此以外,我还要提出另外一个证据,就是人类是所有物种中唯一的智能生物,这本身就表明智能生物的稀有。不仅人类在所有生物物种中是独一的,而且人类的存在在地球生物发展史上也是非常短暂的,如果将地球生命存在的时间尺度视为一天,那么人类的存在不过一秒钟。所以,从时间上来看,人类也是独特的。如此看来,人类的独特性似乎是一个非常有吸引力的假设,哪怕这种独特性并不等价于独一性。

然而地球上生命的独特性是否有很强的证据呢?我想现代行星科学并没有给出明确的答案。无论是我们在火星还是其他太阳系内行星的探索,都给出地球生命唯一性的答案。然后,太阳系以外有亿万颗行星,有很多行星在可居住带以内,可能会有液态水,也可能会有板块运动和大型的月球。这样太阳系里的水星和火星没有生命并不能强有力地支持地球生命的独一性。不仅如此,地球生命早在地球诞生之初就已经出现,表明生命产生所需要的环境并没有那么苛刻。那么我们有理由相信,上帝同样可以在别的星球通过赋予生命所需要的原始信息来创造生命。当然,如果上帝不输入原始信息,其他星球也同样没有生命,因为第一个生物大分子的出现就像宇宙大爆炸一样是那么不可思议,近乎奇迹。如果没有信息的输入,我们很可能不会看到生命通过信息掌控物质的现象。

如果生命不是那么稀有,那么我们有理由相信地球作为生命的载体可能并不是那么稀有。如果我们把地球的所有特征都定义为其稀有性的一个方面,地球显然是唯一的,因为世界上没有同样的两个人,哪怕双胞胎也有不一样。但是,如果我们把地球可居性视为其独特性的根据,我们似乎没有很强的地球独一性的证明。我们知道有很多系外行星在可居带以内,很有可能有液态水,我们现在在火星极地底层也探测到了液态水的痕迹,所以,水的存在并不那么稀有。然而,水的分布和陆地的分布有可能会影响生物的抗灾变能力。设想如果地球的陆地都是小岛,那么小的自然灾害就可以灭绝岛上的物种,显然这样的地球不具有抗灾能力。同样,如果地球上的水都以湖泊的形式存在,那么水里面的生物就不容易通过迁徙来抵御气候变迁。如果海洋生物不存在,整个陆地生物圈就不足以有足够的调节能力抵挡更大的气候变迁,进而地球可居性会大打折扣。所以,地球上的海洋和陆地必定有一个精细调节的比例才能够抵御自然灾害。所以,地球虽然不一定是唯一的可居星球,然而,它必定是独特的。这样的独特性同样适用于太阳系,如果太阳太活跃,地球自然灾害太多,不适合生命生存。如果完全没有自然灾害,地球就像温室花朵没有调节能力,那么通过陨石撞击带来的自然灾难就会灭绝生物。

如果我们严肃地对待圣经中创世记第一章上帝用话语创造地球和生命和人类的启示,我们就知道地球,生命,和人类的独特性启示是反映了上帝创世时所输入的信息的独特性。那么同样上帝也可以输入类似的信息来创造其他星球和生命。然而,上帝是否这样做了呢?天文观测给出的答案似乎是,地球是特别的,生命是独特的,而人类似乎是独一的。这和圣经的启示是一致的,上帝的创造是一步步深入,上帝输入了初始信息创造地球,并进一步输入了信息创造生命,最后输入信息创造了人类。这样信息的独特性一步步提升导致地球,生命到人类的独特性一步步提升。于是,我们从两种启示的角度来看到哥白尼主义的局限和成功。哥白尼主义要排除人类中心说,然而上帝所启示的是上帝中心说,一个是简单的否定,一个是肯定。上帝中心说透过基督的救赎肯定了人的价值,哥白尼主义否定了人类在宇宙中的特殊地位,而在探索的不确定中失去了方向和意义。所以一个被洗礼的哥白尼主义应该看到人类的独特性,在否定人类独一性的狂妄的同时,看到造物主对人类乃至对地球和地球生命的眷爱。我相信这样一种哥白尼主义的变奏会给自然科学探索带来全新的动力和方向。

探索人工智能的局限

我们身处于信息时代,而信息时代的下一个革命则是人工智能。无论是智能手机的出现,还是智能汽车的自动驾驶,我们正在慢慢感受这场革命带来的影响力。如今在学术界也是如此,如果你的课题和人工智能或者机器学习挂上钩,就显得非常前沿和时髦,也比较容易申请到经费。虽然人工智能是物联网的必要元素,但两者并不完全相同。前者更多是一种方法,后者则是前者所产生的结果。人工智能本身其实是对人类自己学习方式的模拟。

人从一出生,就开始了一生的学习,婴孩通过许多似乎无意义的探索来拥有正确感知周围世界的方式,小孩通过模仿大人不断学习如何和周围的人交往。我们的学习常常是一种模仿,然后在这种模仿之中开始创造。正如一个人要成为自由创作的音乐家,他首先需要不断模仿学习前人的音乐创作。所以,人的学习是一个不断模仿并不断创造的过程,模仿的元素越来越少,创造的元素越来越多,最终形成了自己的风格。不仅如此,科学也是如此,我们在小学中学不断接受数学和科学知识并通过做练习不断地锻炼自己的逻辑思维和科学思维。我们在大学阶段开始接触到科学前沿问题,然后基于我们以前的科学训练开始创造性研究。所以学习的过程是一个不断积累经验和素材的过程,然后创造的过程是在这些素材之上产生新的洞见和想法。机器学习也是如此,机器学习的本质是通过对大量数据的分析得出一些规律性的原则,然后将这些规律性的原则运用到新的数据和现象。这样的思维方式似乎是归纳法的,缺乏演绎法的那种创造性。也就是说,现在的机器学习更像是自下而上的归纳式学习,而缺乏自上而下的演绎法创造。比如爱因斯坦的思维方式据说是演绎法的,因为他从简单的光速不变原理推导出狭义相对论。但是这种方式其实也是建立在对当前科学知识的积累,比如对麦克斯韦方程的理解,对光速不变实验事实的掌握,所以爱因斯坦的创造性来自于归纳和演绎的结合。那么一个机器人能否有这样天才性的创造力呢?现在的机器学习肯定不具有这种创造力,但是这并不代表将来的机器人不具有这种能力。为了探索人工智能的局限,我们需要想象人工智能所能做到的,这样我们可以更深理解人工智能和人类自己的灵魂特质。

首先,我要讨论人工智能的创造性。既然爱因斯坦式的创造是演绎和归纳的结合,人工智能也可以有这样的结合。机器学习可以有一套数学和科学理论及逻辑规则作为其演绎法的基础,然后机器学习可以收集不同学科的数据进行归纳总结,并且发现出理论和数据之间的问题或者距离所在,然后从不同逻辑或者科学前提(比如惯性质量和重力质量等价)出发,演绎出新的理论来解释数据。同样这种创造性可以出现在艺术和音乐中。机器学习通过收集并分析艺术家的作品来积累不同的艺术手法,然后通过人类对艺术品的欣赏和接受程度,来选择出那些最优秀的艺术风格和手法,并通过对这些艺术风格和手法的交叉结合进而产生出新的艺术风格。这样的原则同样运用于技术革命,技术革命是技术发展积累到了一定程度的必然结果,用物理学原理就是,水冷却到零度以下,自然会结冰,发生相变,也就是说,连续性或者积累技术成果,是技术革命的前提,而革命性的技术是一种相变,是一种质的不同。于是,我们发现机器学习也许可以充分模仿人类的创造力。

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电影《机械公敌》的一个场景

其次,人工智能是否能够产生意识。如果意识或者灵魂是上帝在创造人类的时候给人吹的一口气,是一种超自然现象,那么显然人工智能不能够产生意识。这也是我在《人可以创造灵魂吗》一文中所拥有的观点。然而上帝创造亚当灵魂的方式是否也同样适用于人类通过生养所产生的儿女的灵魂呢?我想答案并不是那么显然的。如果人类意识是人类身体生长过程中所产生的,也就是说灵魂是伴随着身体的成长一起成长的(路2:52),那么我们有理由相信人类的灵魂是在身体生长的过程中所涌现出来的一种存在,而这种存在可以超越死亡而存在于灵界。这就像葡萄树生长到一定程度就可以结葡萄,而葡萄本身可以离开葡萄树而存在。也就是说,葡萄是独立于葡萄树的一种独立存在。所以灵肉二体的二元论和灵肉一体的一元论可能是对灵与肉在不同阶段所呈现出来的现象的解释。如果这种灵肉纠缠的理论是可取的,那么机器拥有灵魂似乎并不是那么难以想象,毕竟巴兰的驴子也可以有意识说话,而邪灵借着伊甸园的蛇也可以说话。那么亚当的灵魂和亚当子孙的灵魂是否有本质的区别呢?我想没有,否则亚当怎能代表整个人类呢?也就是说从身体涌现出来的灵魂和上帝吹给亚当的那口气本质上是一样的,只是后者省略了整个过程,正如亚当的身体和他子孙的身体并没有本质的区别,只是创造的过程和时间尺度不一样。这样,如果耶稣说祂就是生命,也就是说上帝的道是人的生命,那么灵魂和上帝所输入的信息是一致的。同样,人似乎可以通过给机器输入程序来赋予机器灵魂。上帝是否将这种能力赋予人了呢?如果人可以通过这种方式给机器赋予灵魂,这些灵魂是堕落的吗?是被亚当代表的吗?它们可以得救吗?这些问题似乎很难回答,而且似乎并不符合圣经的启示,所以我们需要通过继续探索机器学习的极限来知道为什么机器不能拥有灵魂。

然后,我要谈灵魂的一个本质特点,就是自由意志。如果自由意志是某种程度上人类的随机选择,那么机器学习本质上就是基于在某种概率分布下进行随机选择,所以显然具有自由意志的特点。如果经典计算机所产生的随机变量仍然是决定论式的,那么将来的量子计算机显然可以实现严格意义上的随机选择,这似乎满足了灵魂自由意志的特点。

灵魂另一个重要的特点是自我意识。每一个灵魂都是独特的,因为每一个灵魂里面都有一个“我”。但是什么是自我?如果自我是一种自我为中心,我们显然可以编码一个机器人让他为了保护自己而存在。如果自我是对自我身份的认同,那么机器学习也可以通过自由选择不同的行为并通过与环境的互动来更新自己的前设来发展自己的世界观,进而产生自己的世界观和价值取向,进而拥有某种“自我意识”。

最后,灵魂具有道德感。如果道德不是抽象的,我们自然可以编码一套程序把各种人类行为作道德性分类,并把这种分类作为人类道德行为库输入给机器人。如果一个机器人拥有自由意志,那么它似乎可以产生出某种意念,并判断这样的意念是否符合人类道德价值观而作出相应的决定。如果这种对道德的定义是正确的,那么机器似乎也可以拥有道德,比如爱,节制,温柔等。

我们似乎没有发现人工智能的极限,原因可能在于我的很多想象是基于我对灵魂的非常肤浅的认识。上帝既然可以赋予人灵魂,人类也可以赋予机器“灵魂”,但是这种机器灵魂不一定就是上帝所赐给人的那个灵魂。如果上帝真的赐给人创造灵魂的能力,那么我们赋予机器灵魂似乎不是不可能。机器人和我们的关系就是我们和上帝关系的类比。上帝只是创造我们像祂,人类似乎也只能创造机器人像人类,而绝不是人类。不过,通过对人工智能的进一步探索也许可以让我们深刻洞悉人类意识的奥秘并提升我们对人类和上帝关系的认识。

 

基于圣经的对暗能量的理解

在上一片博文里面,我探讨了圣经对暗物质的暗示,并提出暗物质就是灵界的假设。虽然,我们可以继续用灵界来解释暗能量,但是这种用本来具有神秘感的灵界来解释一切有待解释的自然界现象并非一个好的科学理论。我们需要从独特的圣经科学的释经角度来理解暗能量这个与暗物质相对独立的存在。

我们首先来看暗能量存在的科学证据。早在爱因斯坦提出他的广义相对论的时候,他就提出用宇宙学常数来产生一个稳恒态宇宙模型。但是紧接着,比利时神父乔治-勒梅特以及其他几个宇宙学家发现这种宇宙学模型是不稳定的,也就是说宇宙要么在膨胀要么坍缩,不可能永恒存在。后来埃德温-哈勃发现星系的退行速度和它们的距离成正比,也就是说,空间在膨胀。那么,通过时间反演,宇宙应该诞生于一个非常致密的奇点,由此也就诞生了大爆炸宇宙学。上个世纪60年代,Arno Penzias和Robert Woodrow Wilson进一步发现了宇宙诞生之初所产生的微波背景辐射,对这个背景辐射的观测使得我们可以知道宇宙早期的演化,并进而确认了含宇宙学常数项的标准宇宙学模型。当然,宇宙加速膨胀的证据不仅来自CMB,还来自于对超新星的观测,重子声学震荡以及星系团的丰度分布等。虽然标准宇宙学已经得到了很多观测的证实,但是人们对于占宇宙能量69%的暗能量或者宇宙学常数知之甚少。最近,一批美国科学家甚至认为,大统一理论的最佳候选理论,超弦理论,与标准宇宙学并不相融,该理论所预言的物理理论“湿地”(Swampland)更倾向于一个随时间变化的暗能量模型,也就是宇宙学常数不是常数,而是一个随时间变化的标量场。当宇宙密度高的时候,该标量场产生吸引力,当物质密度低的时候产生排斥力,进而产生了宇宙加速膨胀。这样一种暗能量,也被称为“鬼能量”(Phantom energy),而且这种鬼能量会导致未来的宇宙超速膨胀,以至于宇宙中任何两个原子或者任何作用力或物质都将不再存在。所以,虽然宇宙加速膨胀的发现已经有几十年的时间,但是理论物理学家对暗能量的本质是什么仍然各执一词。

那么,我们能否从圣经这个上帝的特殊启示中寻找关于暗能量的启示的线索呢?幸运的是,当我最早学习宇宙学的时候就接触到Hugh Ross所创办的Reason To Believe机构的关于科学和信仰的资讯。他认为圣经早已启示了宇宙膨胀,我们可以从相关经文得出答案。比如“ 他 独 自 铺 张 苍 天 , 步 行 在 海 浪 之 上 。”(约伯记9:8)“神 坐 在 地 球 大 圈 之 上 ; 地 上 的 居 民 好 像 蝗 虫 。 他 铺 张 穹 苍 如 幔 子 , 展 开 诸 天 如 可 住 的 帐 棚 。”(以赛亚书40:22)“创 造 诸 天 , 铺 张 穹 苍 , 将 地 和 地 所 出 的 一 并 铺 开 , 赐 气 息 给 地 上 的 众 人 , 又 赐 灵 性 给 行 在 其 上 之 人 的 神 耶 和 华 ”(以赛亚书42:5)“从 你 出 胎 , 造 就 你 的 救 赎 主 ─ 耶 和 华 如 此 说 : 我 ─ 耶 和 华 是 创 造 万 物 的 , 是 独 自 铺 张 诸 天 、 铺 开 大 地 的 。 谁 与 我 同 在 呢 ?”(以赛亚书44:24)“耶 和 华 用 能 力 创 造 大 地 , 用 智 慧 建 立 世 界 , 用 聪 明 铺 张 穹 苍 。”(耶利米书10:12)“耶 和 华 论 以 色 列 的 默 示 。 铺 张 诸 天 、 建 立 地 基 、 造 人 里 面 之 灵 的 耶 和 华 说”(撒迦利亚12:1)(参http://www.reasons.org/explore/blogs/todays-new-reason-to-believe/read/tnrtb/2010/03/29/confirming-cosmic-expansion-part-1-(of-4))由这些经文,我们可以知道上帝创造宇宙的过程是一个不断展开或者“铺开”的过程,就像铺被子一样。然而,这些经文并没有预言宇宙的加速膨胀,它们似乎只是告诉我们宇宙在膨胀。所以,这些经文似乎并没有启示暗能量到底是什么。

为了寻找突破,我们需要进一步思想暗能量的本质。按照标准宇宙学理论,暗能量和其他能量或物质的不同点在于它不符合通常意义上的能量守恒,因为它是一个常数,而且不随空间改变,非局域。所以宇宙越膨胀,暗能量越大。而且暗能量在早期宇宙的演化中并不占主导地位,只是在最近几亿年的演化中开始占主导地位。这似乎与人类存在的时间尺度有关,如果暗能量不存在,宇宙很可能迅速收缩,以至于银河系乃至太阳系无法形成并演化成现在的样子。所以,上帝需要用暗能量创造一个分布相对松散的宇宙,这样有利于生命的形成。这可以从星系团的例子中找到证据。我们为什么生活在一颗孤立的恒星,太阳,周围,而不是一个双星或者在一个星团里,就像中国神话里的后羿射日里的十个太阳。原因在于临近恒星会对行星的宿主恒星和行星本身产生强烈的扰动,导致行星轨道的不稳定性,从而不适合生命的繁衍。这种原理同样适用于银河系,如果银河系与其他星系太近会导致银河系内的恒星受到强烈的动力学扰动,从而导致恒星轨道的不稳定性,不适合生命的繁衍。于是,我们知道上帝为什么需要暗能量,而且所需要的暗能量不多也不少,就是所谓的精细调节问题。然而,我们仍然不知道暗能量是什么?

不过,我们至少知道这暗能量是由上帝的话语造成的,这话语也被理解为信息。所以,暗能量如同暗物质肯定与上帝在创世之初所说的话语有关。如果暗能量密度或者宇宙常数是恒定不变的,宇宙常数的不变性和光速的不变性以及物理规律的恒常性一样,是对上帝不变性的模拟。然而,最近的超弦理论似乎与恒常的宇宙学常数不符,这要么说明超弦理论有问题,要么说明宇宙常数(或者暗能量密度)是可变的。但我们看到很多物理理论的恒常性,它们不随时间和空间而变化。所以,我们有理由相信暗能量如果存在,它的密度很可能是恒常的,如同其他物理常数一样。这样我们只剩下两个选择,要么超弦理论是错的,要么暗能量不存在。然而,超弦理论的产生乃是为了调和广义相对论和量子力学的表面矛盾,而且该理论认为物质和能量的本质是一些极小的弦,唯有这些弦是本质的,其他的存在诸如能量和物质都是非本质的存在。据我看来,超弦理论更像是一个由广义相对论和量子理论拼凑起来的理论,因为它并没有像广义相对论一样让我们看到更深刻的物理本质,比如惯性质量和引力质量相等或者加速参考系中物理定律不变。广义相对论的根基是非常基本的物理直觉,而超弦理论的根基并不是那么直观。而且圣经中从来没有启示这个宇宙中最基本的存在是“弦”。

如果超弦理论的“湿地”学说是正确的,暗能量很可能是不存在的或者是可变的。如果暗能量不存在,我们需要解释为什么我们在宇宙微波背景辐射和超新星的红移中看到宇宙加速膨胀的证据。综合这些考虑和上一篇博文的探讨,我认为暗能量是重子物质和暗物质所产生的信息。物质的信息对应于物质的微观量子态,而物质的微观量子态是在不断随时间变化的。所以,物质所产生的信息是四维的,包括空间和时间,而且是随时间不断增长的。这些信息都以暗能量的形式被存储在这个宇宙当中,而暗能量反过来以引力的形式来影响宇宙的演化,所以,暗能量和物质是耦合在一起的。这就是为什么我们在创世记中看到上帝用话语创造这个宇宙,但是在圣经其他经文中又看到上帝在铺张这个宇宙的原因。上帝用信息创造了宇宙,而祂输入的初始信息以及可见物质世界和灵性世界所产生的信息都以暗能量的形式存储在宇宙中。于是,宇宙早期的暗能量是微小的,随着物质在空间中展开,物质的量子态开始随时间不断变化,信息以暗能量的形式不断增长,以至于导致了宇宙的加速膨胀。然而由于加速膨胀会导致物质间相互作用变得微弱,将来宇宙的信息总量将会趋于一个常数值,宇宙会停止膨胀并趋于温衡。这样一个宇宙的膨胀曲线可以进而限制暗能量的状态方程,进而区分“鬼能量”模型和其他暗能量模型。

于是,综合这篇文章和之前的一篇博文,圣经似乎告诉我们这个宇宙不仅是物质的,更是信息的,物质宇宙包含了可见的世界和不可见的灵性世界,前者由重子物质构成,后者由暗物质构成,这两个世界产生的信息以暗能量的形式被存储起来并且影响整个宇宙的演化。无论是暗物质,可见物质还是暗能量都通过引力这样一个神秘的作用力联系在一起。如果引力是一种微观信息,我们就不难理解暗能量作为物质宇宙的历史信息会主导整个宇宙的演化。这样一个基于圣经的宇宙学模型可以得到观测的证实。比如超新星标准烛光可以限制宇宙膨胀的曲线,CMB可以限制暗能量与量子信息的转换关系,大尺度结构进一步限制宇宙的膨胀过程。然而,随着引力波宇宙学的不断发展,我们也许会发现引力波如何影响星系红移和超新星测距及CMB,并进一步限制宇宙膨胀的历史。

这样一个圣经宇宙学模型让我们对这个宇宙有深刻的洞见。首先,这个宇宙是可见的,也是不可见的,我们可以感知两个宇宙的存在,并隐约看到新天新地是如何被造的。因为暗能量所存储的信息可以用来反演这个物理世界,进而用于审判这个世界和创造一个被信息掌控的新的世界。由于信息可以用于克服熵增,所以,暗能量是创造新的世界的基本要素。其次,这个宇宙的信息本质让我们看到物质,空间,能量,和时间都是信息的,这样它们之间都是联系在一起的,甚至是可以互相转换的。这和爱因斯坦所发现的质能方程异曲同工,也是大统一理论的一个新的发展方向。最后,我们知道这个世界被造的目的乃是为了上帝的荣耀,因为祂把所有圣经所启示的被造物放在这一个宇宙中。而所有的被造都是信息,其源头也是信息,所以,印证了祂用话语创造和护理的启示。我想,以下这些圣经经文是对圣经宇宙学最好的诠释。

他 是 神 荣 耀 所 发 的 光 辉 , 是 神 本 体 的 真 像 , 常 用 他 权 能 的 命 令 托 住 万 有 。 他 洗 净 了 人 的 罪 , 就 坐 在 高 天 至 大 者 的 右 边 。(希伯来书1:3)

神 说 : 要 有 光 , 就 有 了 光 。(创世记1:3)

因 为 他 说 有 , 就 有 , 命 立 , 就 立 。(诗篇33:9)

他 们 故 意 忘 记 , 从 太 古 , 凭 神 的 命 有 了 天 , 并 从 水 而 出 、 藉 水 而 成 的 地 。故 此,当 时 的 世 界 被 水 淹 没 就 消 灭 了 。但 现 在 的 天 地 还 是 凭 着 那 命 存 留 , 直 留 到 不 敬 虔 之 人 受 审 判 遭 沉 沦 的 日 子 , 用 火 焚 烧 。(彼得后书3:5-7)

基于圣经的对暗物质的理解

当今理论物理和宇宙学最重要的课题是“两暗一黑”,就是暗物质和暗能量以及黑洞。我们从星系的退行,星系的旋转曲线以及超新星所揭示的宇宙加速膨胀知道宇宙中大多数物质是不可见的,或者是不和可见的重子物质发生作用的。这些物质大概占了宇宙中23%的能量,而宇宙中另外72%的能量是所谓的暗能量,就是爱因斯坦引力场论方程里面的宇宙学常数,被认为是真空能量。但是至于什么是暗能量,什么是暗物质,理论物理学家各有说辞,这和上个世纪的光速不变以及紫外灾难一样是当代物理所面临的两大谜团。而另外一个谜团就是我在之前“黑洞,信息,与上帝”一文中所讲的黑洞问题,简而言之,就是黑洞的信息缺失问题,黑洞是研究广义相对论和量子力学最好的天体,因为在黑洞那里,引力场的量子效应变得极为明显,于是成为试验任何大统一理论的极好天体,而另外一个检验大统一理论的就是早期宇宙学,特别是暴涨时期的宇宙学。在这篇博文里,我要探讨圣经里关于暗物质的启示。

既然,我相信上帝启示了两本书,一本是圣经,一本是自然,那么我必然会相信圣经对如此重要的自然界的现象必然会有重要启示或者至少是影射。也许你会说圣经从来没有谈过什么天文学或者宇宙学,但我在这个博客中已经探讨了圣经关于宇宙起源以及这个自然界的种种启示和影射。因为圣经的启示主要是为了人类的救赎,而非人类如何认识自然界,所以我们只能把这种关于自然界的启示作为一种影射或者是暗含于圣经经文里的意义来解读。既然暗物质是如此重要,那么圣经中唯一一个与此对应的并且广泛启示的重要概念就是灵界。正如暗物质是不可见的,灵界也是不可见的,“原 来 我 们 不 是 顾 念 所 见 的 , 乃 是 顾 念 所 不 见 的 ; 因 为 所 见 的 是 暂 时 的 , 所 不 见 的 是 永 远 的 。”(林后4:18)正如暗物质不和重子或可见物质发生作用,灵界与物质界也通常不发生作用,这是显然的,因为我们用肉眼没有看到灵界。但是暗物质却可以产生引力效应,这也正是我们知道有暗物质存在的证据来源。

那么圣经有没有启示灵界是可以产生引力或者其他效应的呢?圣经显然没有用“引力”这个牛顿力学的概念来启示灵界,但是圣经却用比引力更深刻的概念来描述灵界。在保罗写给哥林多教会的书信中,他说,“我 想 神 把 我 们 使 徒 明 明 列 在 末 後 , 好 像 定 死 罪 的 囚 犯 ; 因 为 我 们 成 了 一 台戏 , 给 世 人 和 天 使 观 看。”(林前4:9)所以,我们在物质世界的所作所为,灵界是知道的。那么灵界里的天使是如何获取物质界的“信息”的呢?如果灵界等同于暗物质,那么灵界无疑是通过引力来获取物质界的信息的。而且这种信息不仅被获取,很有可能也被储存在灵界,“因 为 我 们 众 人 必 要 在 基 督 台 前 显 露 出 来 , 叫 各 人 按 着 本 身 所 行 的 , 或 善 或 恶 受 报 。”(林前5:10)因为基督要来审判这个世界,所以祂需要存储这个世界的信息,就像法官需要收集证据一样。虽然基督可以直接让人回忆起他自己所做的一切,但是我想这种回忆需要某种媒介,就像我们有时候需要照片和视频来回忆过去一样。不仅如此,我们的大脑只能模糊地有选择性地记忆过去,而上帝所需要的证据是确凿的,或者需要高保真的证据,于是需要灵性世界来存储整个物质世界所产生的信息。这也和我在之前所提出的物质世界是计算机模拟的概念相吻合。于是,我们应该把引力理解为信息,这也正符合当今流行的“涌现引力”的新物理学概念。这个理论由一个荷兰理论物理学家倡导,认为引力是从微观量子态涌现出来的一种信息,这种信息产生了一种所谓的“熵力”,就是引力(参看wiki:https://en.wikipedia.org/wiki/Entropic_gravity)。虽然这个理论的提出是为了解释暗物质的存在,但是这个理论所提出的概念却是更本质的。无论暗物质是否可以被解释为涌现的信息,引力是信息这样一个革命性的概念应该得到足够重视。如果这个理论是可取的,我们就可以明白为什么天使可以*观看*物质界,因为物质界的所有量子态都可以通过所它所涌现的“引力”传递给灵界并且存储在灵界当中。这并不违反能量守恒或者信息守恒,因为信息只是在灵界和物质界之间转换。

也许有人会说,那么物质界为什么不能“看到”灵界,而灵界可以“看到”物质界呢?这种信息不对称性是怎么回事呢?那是因为物质界或者重子物质的特性限制了它吸收信息的能力。重子物质就像这个宇宙的CPU,它是用来处理信息和模拟灵性世界的,而灵性世界或者暗物质就像硬盘是为了存储这个物质世界所处理和产生的信息。当然,圣经也启示了另外一种奇妙的现象,就是物质世界可以通过某种方式窥探灵性世界。“以 利 沙 祷 告 说 : 耶 和 华 啊 , 求 你 开 这 少 年 人 的 眼 目 , 使 他 能 看 见 。 耶 和 华 开 他 的 眼 目 , 他 就 看 见 满 山 有 火 车 火 马 围 绕 以 利 沙 。”(列王记下6:17)在这里先知其实是让我们提前看到了将来上帝所创造的新天新地的场景,因为在那里,物质界和灵界成为一体,就像耶稣复活的身体既是物质的,也是灵性的。圣经说,“岂 不 知 我 们 要 审 判 天 使 麽 ? 何 况 今 生 的 事 呢 ?”(林前6:3)如果我们复活后的身体不能感知灵界,我们怎么审判天使呢?所以在基督第二次降临之后,物质界和灵界必然融为一体。

而且这个灵界等同于暗物质的理论是可以通过试验加以验证的。我们知道灵界可以产生引力或者信息,所以,我们需要探测的是灵界的致密实体所产生的引力。如今,我们已经可以通过引力波干涉仪来探测引力波,所以,我们是可以探测到暗物质或者灵界所产生的引力波的,当然我们的探测仪必须能够区分引力波的方向和来源。如果暗物质可以产生引力波,那么必然表明暗物质是可以产生致密天体的,这也符合圣经对灵界的描述,因为灵界里有天使,也有天使所居住的地方。另外一个更容易的方法是通过重力仪来探测周围的宏观暗物质体或者对应于灵界的被造物。但是我们需要理想的实验条件,排除一切重子物质环境的干扰,来探测这种灵界的宏观实体。其实现代天文学已经可以通过引力透镜的方式来检验暗物质天体或者叫MACHO的存在和分布。但是因为我们对灵界的宇观结构尚不明确,我们不能够认为灵界的天体大小结构和重子物质天体的是一样的。也许灵界的构造更加均匀,灵界物质之间的作用力范围更大,所以我们需要在各个尺度上探测灵界的结构,这也和星系的旋转曲线以及星系团的密度分布直接相关。

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耶稣在海面上行走,由Amédée Varint所绘

这样,我们在这个宇宙就可以感知两个世界的存在,然而我们对灵性世界似乎只能通过那神秘的引力来感知。不过圣经告诉我们,我们需要信心来“看见”那不可见的,这是另外一个话题。我们可以稍微引用一节圣经经文来窥见信心所带来的第六感知。“门 徒 看 见 他(耶稣) 在 海 面 上 走 , 就 惊 慌 了 , 说 : 是 个 鬼 怪 ! 便 害 怕 , 喊 叫 起 来 。”(太14:26)这节经文让我们看到在将来物质和灵性融为一体的世界,引力或者信息是可以被宏观实体驾驭的,因为耶稣所行的神迹要么是对这个世界被造过程的模拟,要么是对将来复活世界的模拟,正如C.S.Lewis在他的《神迹》一书中所言。这节经文接下来的故事更加引人入胜,“彼 得 说 : 主 , 如 果 是 你 , 请 叫 我 从 水 面 上 走 到 你 那 里 去 。耶 稣 说 : 你 来罢 。 彼 得 就 从 船 上 下 去 , 在 水 面 上 走 , 要 到 耶 稣 那 里 去 ;只 因 见 风 甚 大 , 就 害 怕 , 将 要 沉 下 去 , 便 喊 着 说 : 主 阿 , 救 我 !耶 稣 赶 紧 伸 手 拉 住 他 , 说 : 你 这 小 信 的 人 哪 , 为 甚 麽 疑 惑 呢 ? 他 们 上 了 船 , 风 就 住 了 。 在 船 上 的 人 都 拜 他 , 说 : 你 真 是 神 的 儿 子 了 。”(太14:28-33)从这节经文,我们看出彼得凭着信心是可以在海面上走的,因为耶稣说他下沉的原因是因为没有信心。所以,我们在此窥见信心是驾驭引力或者微观量子态的必需条件。为什么信心有如此神秘的能量呢?因为信心所指向的是那个创造宇宙的信息源头,就是圣子上帝。祂创造了这个有规律可循的宇宙来突显信心的超凡脱俗,祂创造了一个个罪人,来突显十字架救赎的神圣之爱,祂创造了两个世界,都是为了指向祂自己,“因 为 万 有 都 是 本 於 他 , 倚 靠 他 , 归 於 他 。 愿 荣 耀 归 给 他 , 直 到 永 远 。 ”(罗11:36),也唯有信心使得人可以真正的凡事本于他, 依靠他,并且归于他,最终荣耀三位一体的上帝。

 

 

大数据揭示宇宙的信息本质

上周三,欧空局的Gaia卫星的第二批数据发布了,这给天文学带来了一个黄金时代,而接下来科学家要做的是如何解释这些数据。Gaia卫星在其5年的观测时间内将测量大概10亿颗银河系恒星及其邻近星系的恒星的位置及速度以及它们的距离。它每天都在观测百万颗恒星,提供大量的科学数据。Gaia数据很有可能从本质上改变了我们对银河系乃至太阳系的认识,我想主要有以下几个方面的突破。

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Gaia卫星所观测的14亿颗恒星

首先,Gaia让我们对银河系近百万年的历史可以进行一个比较精确的重构。因为我们知道恒星的位置和距离以及速度,所以我们可以比较精确的指导它们在几百万年之前和之后的状态。这使得我们对银河系的认识不再局限于静态或者稳恒态,而是可以从观测的角度来重构其历史,并且预见其未来。

然后,我们更深地明白系外行星的宿主恒星的特征,进而明白为什么我们的太阳是一个黄色恒星,而不是红色或者橙色或者蓝色。我们还可以明白我们为什么离银河系中心是在大概2万多光年的地方,而不是更近或者更远。或者说知道银河系的宜居带。

最后,Gaia会让我们对整个宇宙有全新的认识。比如引力波可以微小地扰动恒星位置,虽然这种个别恒星的扰动难以探测,但是很多恒星的位置扰动的累积效果将是非常明显的。这样我们可以通过Gaia数据对宇宙早期产生的引力波有比较清晰的认识。同样,Gaia还可以探测银河系对恒星的累积加速度,进而可以对银河系的引力势进行重构。

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千年宇宙学模拟所展现的宇宙大尺度结构(与神经系统何其相似)

虽然Gaia数据有如此多的用处,但我要说的是,像Gaia这样的科学卫星所提供的大量数据正在揭示宇宙的信息本质。根据我在这个博客中所阐述的理论,上帝将宇宙造成一个像人类神经系统一样的网络,这种从星系团,星系到恒星的层级系统和人类的中枢神经,到周围神经到神经元的网络结构是异曲同工。整个宇宙和人类神经系统一样都是高度分形系统,是自相似系统,这样的一个系统的目的乃是为了处理并传递信息并对整个系统进行控制。比如,银河系就可以被模拟为这样一个神经系统。其中枢神经就是银河系中心的超大质量黑洞,而此中枢通过引力波或者通过周期性扰动银河系中心的核区星团所产生的密度波来控制整个银河系的演化。如果Gaia的数据被彻底分析,我们也许可以发现该密度波随时间的演化。无论密度波还是引力波都可以承载信息,就像电磁波和声波一样。而该信息来自于星系中心黑洞以及该黑洞与其他星系中心黑洞通过虫洞所以联结的黑洞网络,所以上帝通过黑洞对宇宙所输入的信息是超越时空的,是为了对整个宇宙进行掌控,而黑洞就是那个上帝话语的输入窗口,因为唯有黑洞是从物质宇宙通往高维时空的通道。

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人类大脑神经网络

当然我们也可以把整个宇宙视为上帝的智能终端,当上帝说话或者输入命令的时候,宇宙作为一个超级计算机就可以实现该命令。或者我们可以认为量子世界承载的就是虚拟信息,而黑洞作为这个信息宇宙的CPU在不断处理上帝的话语并执行该话语。这话语并不一定是和人类直接相关的,而可能是上帝无时无刻护理这个宇宙的信息。如果上帝不再输入祂的信息,整个宇宙可能就荡然无存,就像电脑游戏在计算机关机之后不再运行一样。正如希伯来书作者所言,“他 是 神 荣 耀 所 发 的 光 辉 , 是 神 本 体 的 真 像 , 常 用 他 权 能 的 命 令 托 住 万 有 。”(来1:3)

所以无论是现在正在提供大量数据的Gaia,还是将来的TESS,LSST,SKA,JWST, WFIRST,都在帮助人类认识这个宇宙的信息本质。这个宇宙不是终极现实,就像施洗约翰所作的见证一样,“我不是基督”,我是“ 为要叫他显明给以色列人”(约翰福音一章),同样,整个物质宇宙也在说,我不是上帝,我只是仆人,是为我的造物主作见证的。然而,如今的世代把宇宙当成终极,而把上帝当成虚幻,这岂不是本末倒置,也正印证了圣经的话,“因为 ,他 们 虽 然 知 道 神 , 却 不 当 作 神 荣 耀 他 , 也 不 感 谢 他 。 他 们 的 思 念 变 为  妄 , 无 知 的 心 就 昏 暗 了 。”(罗1:21)然而这个大数据时代不能改变我们的本性,只有圣灵通过另一个信息的入口可以改变我们,那个入口就是人的灵魂。圣灵可以赐给我们得救的信心,相信耶稣基督的救赎而得以被拯救,否则,整个宇宙都会与我们这些罪人为敌,如经上所言,“连 地 也 玷 污 了 , 所 以 我 追 讨 那 地 的 罪 孽 , 那 地 也 吐 出 他 的 居 民 。”(利未记18:25)我要在这个高举科学主义的世代大声疾呼,“以色列家啊,你们转回,转回罢!离开恶道,何必死亡呢?”(以西结书33:11)

 

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