圣经里的科学观

当代科学和信仰的争论主要是关于进化论与创造论,年轻地球与年老地球的问题。但是,Alvin Plantinga在他的“Where the Conflict Really Lies: Science, Religion, and Naturalism”一书中认为科学于宗教之间并非存在本质上的冲突,最多只是在背后的世界观方面的冲突。我虽然没有读过这本书,但是也大致能够猜测他的观点。 https://i0.wp.com/ecx.images-amazon.com/images/I/418zJ1QUx-L._SY344_BO1%2C204%2C203%2C200_.jpg 比如进化论的问题,从本质上来说是关于圣经字意解经和寓意解经的冲突,而并非科学于宗教本质性的冲突。毕竟有些著名的改革宗牧師如Timothy Keller也能够接纳神导进化论的观点。那么关于上帝创造并护理宇宙,科学更没有提出有效的反论。宇宙大爆炸理论并与之相关的精细调节问题都反而给创造论提供了最有利的证据。而当代科学已经不再是决定论的天下,量子力学早已打开这个封闭的宇宙,使得上帝完全可以随时改变并护理这个世界。不仅如此,整个宇宙不是一个 必须(necessary)的存在而是一个(contingent)的存在,所以上帝的存在不仅不是对科学精神的否定,反而是对科学精神的肯定。这个科学精神就是所谓的追寻真理。而基督教世界观不仅给了科学追求真理的哲学基础,也给了科学精神的内在动力。这些观点已经被科学史研究学者所公认(参《科学的灵魂》)。 但是,Plantinga 在他的书中还提到另外一种科学和宗教的关系,這是一种内在本质的深入的和谐关系。探索并发现这种内在的一致性正是我觉得作为一个基督徒科学家的使命。这种探索,在我看来,必然带来科学的革命,使得科学各个分支可以重新地联合起来,乃至和其他人文科学,乃至哲学有前所未有的整合。而这种整合必然产生一种新的科学,乃是世界观科学。因为每个科学课题的提出乃至完成以及对其结果的解释都牵涉到那个科学家个人的世界观。那么这种科学的产生有哪些必要的元素呢?圣经可以给出答案。 我们观察創世記就会发现,上帝并没有告诉我们创世的细节,而是告诉我们创造的基本原则。比如上帝用祂的言语创造了世界,祂先创造了承载万物的框架或者容器,然后创造了充满这容器的万有。他的创造带来了规律,次序和结构并进而带来了生命。这些基本原则正是科学一直以来在探索并印证的。 首先,上帝的创造是有规律的并且是连续的,或者是时间反演的。无论是牛顿万有引力的发现还是爱因斯坦广义相对论的进一步阐释,我们始终在自然界中观察到规律,并且这些规律可以用数学来描述。一方面,受造规律的数学描述暗示了人类的心智和自然定律乃有同一起源。而最好的解释乃是有一位智慧的造物主创造了宇宙和人的灵魂。另一方面,我们认识这个宇宙的起源和发展是基于一种连续的因果链。这种连续性使得我们可以追溯行星的起源和宇宙的起源。 https://i0.wp.com/upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39/GodfreyKneller-IsaacNewton-1689.jpg 其次,上帝的创造是不连续的,是分离的,但却是有秩序的。这并不与前一个属性矛盾,因为这种分离性暗含于连续性中,并且是连续性的因果链条所产生的自然结果。经典物理所给我们的世界图景乃是这个世界在时空上是连续的,是决定性的。这种观点和圣经的创造观并非完全相符。神乃是分开光暗,天地,空气与海,神乃是有阶段性地创造了生物,并且各从其类。也就是说连续性不是宇宙的常态,而连续性本身就暗含了不连续性,并且也为着质的转变服务。比如太阳系最开始经历“空虚混沌”的原恒星阶段,然后形成了各大行星,经历了一系列的轨道变迁和小行星碰撞才产生了适宜于人类居住的地球。这种不连续性不仅出现在行星形成上,也出现于量子物理,生物起源和气候系统上。比如普朗克尺度的时空不连续性,寒武纪大爆炸,冰期-间冰期的突变等。这种不连续或者量子现象时常出现在复杂性激增的高度非线性过程中,比如宇宙的起源,恒星,星系的起源,行星的起源,气候系统的产生,以及生物的起源,人类的起源。这种不连续性或者量子原则,在我看来,既是量子物理也是宏观乃至宇观科学的基本原则。而正是这种原则产生了秩序和生命。

然后,上帝乃是用言语创造了天地万物。圣经让我们看到量子原则只有通过信息论才能得到量化处理。任何一门成熟的科学门类都需要经过数学的洗礼,那么以上所说的量子原则也必然需要得到合适的量化。那么为什么需要信息论来量化呢?因为信息的传达和表现都是量子的,信息的传达可以用频谱进行分析,信息的表现可以用语言学或者计算机理论进行信息学的量化。这种将信息论整合于量子科学的科学就是量子信息,它和香农的信息论略有不同,但是最终都是为了将量子或者不连续现象用信息理论进行量化。而量子信息的另外一个走向就是用信息和量子来建立大统一物理学模型。而正如上面所分析的,这种量子信息的模式可以应用于宏观乃至宇观科学。在这种科学图景中,宇宙乃是信息,物理定律是信息的转换器,人类的大脑乃是信息的接收器,上帝是信息的发出者,而每个有正常心智的人类个体是信息的接收者。有意思的是,在2008年已经有人提出用信息论来研究人类心智的功能,“Consciousness as Integrated Information: a Provisional Manifesto ”。这可谓一个划时代的贡献,因为它越过了神经科学的复杂理论,直接将人类大脑做了一个功能性的描述。这就好像越过了基因学,直接进行内科临床的研究。这样看来,量子信息的普遍原理也必然是越过了复杂的过程而直接对现象进行信息学的研究。这就好像一个信息经过了许多信号转换器,我们无需知道每个信号转化的过程,我们只需要分析每个转换器输入和输出的信息就可以知道这个信号转换器是如何运作的。而更有意思的是,如果上帝在某些过程中输入了额外的信息,通过这种分析,应该能够发现这些信息。所以,創世記的阶段性创造应该可以透过这种万有量子信息原理进行合理的解读。

Figure 1.
来自Consciousness as Integrated Information: a Provisional Manifesto 链接:http://www.biolbull.org/content/215/3/216.full 说明:见文献

最后,上帝的创造是有目的的。话语或者信息是和意义和目的连接在一起的。一个不懂中文的人看中文,对他而言可能没有什么明显的意义。所以,信息必须在一定的大脑环境中才能产生出意义。而这个大脑环境乃是由这个人的世界观和个人经历所决定的。比如我学过中文,所以我能读懂一本中文小说;但是我读这本小说和另外一个中国人读可能读出不同的意思,那么这是由我们的理解水平或者世界观决定的。那么,我们去理解外在客观世界的言语及其意义也必然牵涉到我们自己内在的世界观和价值观。从这种意义上来讲,每个科学成果都是在某种世界观之树上结的果子。科学家们再也无法声称自己是中立的,客观的了,他们必须亮出自己的底牌。一个简单的例子是对人类所居住的地球的解读,有的人认为地球不是独特的,所以他们寻找地外文明;有的人相信地球是独特的,是上帝专门设计给人的,所以他们寻找地外行星来验证地球的独特性。虽然这两类科学家在做同样的事情,却有不同的价值取向。 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ce/Icy_Exoplanet_(artist%27s_impression).jpg 简言之,在上帝所创造的宇宙中,连续是肤浅的,量子的深刻的,信息是基本的,意义是终极的。现代科学一直以连续性为其研究的理论前提,比如地球科学常常认为地球的气候,生态变化是连续的,渐变的,但是数据却常常给出不同答案。而最深刻的变革开始于上个世纪初的量子革命,它现在仅仅带来了物理学的革命,但我觉得它必将带来整个自然科学领域的革命。虽然信息革命已经在计算机领域产生并且结出累累硕果,但是信息论需要与物理和生物乃至天文相结合才能产生出更强大的威力。不過这一切理论最终乃是不同世界观任意摆弄的小姑娘,但是幸好我们有个试金石,那就是“本于信以致于信”的统计原理——“贝叶斯”统计,让我们亮出自己的底牌,并用数据对我们的前设进行挑战。在这种世界观科学的疆土里,已经没有了自然和人文的区分,只有不同世界观的猛烈碰撞。这可能就是Plantinga所言的科学与信仰真正的和谐罢!

说有就有,命立就立

和大多数古代神话不同的是,圣经的创造故事里面只有一位神,而这个独一神是从无创造出有(ex nihilo)的神。除了创世纪第一章,在圣经中其他经文中我们也可以看到对这ex nihino的创造的记载:

亚伯拉罕所信的,是那叫死人复活,使无变为有的上帝。 (罗马书4章17节)

另外一个独特之处,在我看来是上帝用祂的话语创造了宇宙万物而非其他神话中广泛使用的神与神之间的媾和,这也是Sproul B.C.(司布尔)的观点。虽然其他神话中也有用话语创造的例子(Shaw, I., and Nicholson, P., The British Museum: Dictionary of Ancient Egypt (London, 2003), p.284),但是没有一个神话是独一的上帝用祂的话语从无(即没有任何物质或能量)创造出有(物质或者能量,包括定律)。我们在其他神话中或多或少都可以找到圣经创造故事的某些影子,就如中国的女娲造人故事等,但是没有一个故事具有圣经创造故事中所有这些关键的独特性。而这种独特性对于我们理解上帝的两种启示:普遍启示和自然启示是至关重要的。

上帝的成文的特殊启示是用圣经的形式传递的,而肉身的特殊启示是透过基督显明的,这肉身的基督又是上帝创造宇宙的话语,所以自然启示并非只具有物质的实体,它还具有上帝话语的某些特点。正如诗篇19篇2节所言,“这日到那日发出言语,这夜到那夜传出知识”。这些言语和知识不仅仅只是科学研究所发现的这些定律,而且还彰显了上帝的永能和神性,以至于让人无可推诿。虽然科学研究的目的常常不是为了寻找意义,但是那些不信的科学家也在运用上帝给他们的能力去发现那些隐藏在万物背后的奥秘。而常常我们会再这些发现背后找到话语,以及这话语所承载的意义。

一个很有名的发现就是DNA双螺旋结构,只有特定类型的碱基才能配对,而不同的序列可以表达成不同的蛋白质,不同蛋白质的组合可以形成不同的器官,最终表达出一个物种出来。在这整个表达当中,DNA只是一个载体,而DNA序列才是信息。所以,生物体并非只是蛋白质的堆积(如某些还原论所言),而是信息的表达。正如我现在所使用的windows系统,它虽然是承载于我的笔记本电脑这个硬件之上的,但是更重要的乃是它是由一个具有高度组织性和目的性的程序员团队创造出来的一个信息系统。这个信息系统不是封闭的,而是开放的,它可以根据我的指令执行操作。同样,上帝的创造不仅是物质性的,更是信息的,言语的,而且这言语是透过物质表达的,不是分开的。也许有人说这信息是自然涌现出来的,就像我们观察云朵的时候也会偶尔发现一些有意思的形状,就像某些动物或者符号。但是,我们在基因世界里看到的不仅是或是或非的符号,而是一系列存于不同染色体中的DNA分子的有机并且精确的表达。这就好比计算机程序,如果出现一个小错误,或者各个部分不能按次序彼此协作运行都会出现bug,甚至死机。但是我们发现新生儿的健康出生在任何时代都是再平常不过的事情了。我在这里并非要支持“智慧设计论”的方法,但我支持他们的结论,那就是这个宇宙乃是由上帝用言语从无中创造出来的。这也是人类基因组首席科学家Francis S. Collins在他的“The Language of God”中所讲的。

那么,上帝除了用言语创造生物物种,祂还用言语创造了非生命的存在,那么这些物理的存在是否也具有某种信息呢。在我看来物理世界的信息也是很丰富的,但是这些信息需要某些复杂的手段才能呈现出来。一个很有名的信息就是宇宙学里面的里程碑式的发现:宇宙微波背景辐射(CMB)。如果你Google一下就会了解这张图的重要含义,它是由宇宙诞生后大概38万年光子(它让我们可以看见)和重子物质(它组成我们所看见的东西)脱偶后所遗留下来的辐射(或者光子;就是我们的单反相机拍照所收集的光子一样,但是波长更长,因为温度更低)。

File:WMAP image of the CMB anisotropy.jpg

这张图包含了许多信息,这些光子的角向分布告诉我们一些关键的宇宙学常数,比如宇宙年龄,宇宙中物质,暗物质,暗能量的密度乃至最近比较火的引力波的存在等。正如DNA分子的发现一样,这张图也是宇宙学乃至整个物理学的里程碑式的乃至偶像式的标志性信息图。我们为什么要研究它呢,因为它里面有信息。这信息不是我们赋予的,乃是上帝赋予的,而且上帝给我们能力去发现。所以这张图的发现对那些不信的科学家而言并非什么好事,因为上帝在审判的时候会用他们每天所膜拜的画作来质问他们为什么不信画的作者。耶稣再来若真的有这样的责问也并非意外,因为正是这张图告诉我们这个宇宙是一个精细调节的宇宙。也就是说,这张图不只是像我们看天上的云一样可以随意变换的,而是像DNA分子的表达一样差之毫厘谬以千里。如果改变这张图一点点,比如1亿亿分子一,以至于暗能量或者宇宙学常数改变这个量级,那么宇宙要么膨胀太快要么坍缩,星系将无法形成,我们也就无法欣赏这美丽画作了。虽然暴涨宇宙学模型通过所谓的标量场相变等等理论涂抹了某些精细调节常数,但是却引入了宇宙学常数这个更可怕的精细调节常数。不仅如此,这张图的表达也是至关重要的,这图中的有的地方亮有的地方暗意味着某些地方密度高某些地方密度低,而这些密度高的地方通过引力作用就不断坍缩最后形成星系,星系与星系并和产生如今我们所看到的星系。这些星系里面的恒星不断形成,恒星的死亡不断产生新的元素,最终形成了适合我们生存的地球。当然,要形成适合人类生存的地球并非宇宙学常数的精细调节可以做到。因为生命体的存在需要极其苛刻的条件,比如温度(日地距离),潮汐力(月亮的距离和大小适中),季节变化(地球自转轴的角度),冰河周期(地球长周期轨道变化)以及对星际环境的要求,比如太阳不能在星团里,不能有太多的小行星和彗星撞击,但也不能太少,不能接近银心,不能靠近分子云,不能在谐振带内等。总而言之,宇宙学里面的这张图和生物学里的那张图一样重要,无论是它的设计,还是它的表达都关乎到你我的性命。而在上帝的护理下,你我可以享受美好的生命,并且可以去认识祂,这真是不可思议。

最后,我还想介绍一张图,这张图可能并不为许多人所知,但是也是非常重要的,而且也是关乎我们的生死存亡,这张图也是我现在的研究课题。我要介绍的其实是一系列的周期性或者半周期性的曲线,这些曲线与曲线之间常常会有某种联系,但是这种联系又是随时间变化的。还是别卖关子了,我说的就是地球上300万年来的气候变迁。

上面这张图记录了地球轨道参数的变化(曲线1-4)所引起的地球日照的变化(曲线5)以及所产生的气候变化(最后两条曲线)。如果你仔细观察就可发现上面这张图中曲线5和后两条观测到的数据有一定的关联,也就是所地球的长周期轨道变化(如十万年)引起了气候的长周期变化。但是有时你会发现日照最大值会落后温度最大值,而且在100万年之前,气候变化以4万年周期为主,而到了100万年以后,气候变迁以10万年周期为主,而且全球气候平均而言在不断降低(不包括最近百年来的认为的气候变暖)。不仅如此,这些周期性的变化在270万年以前是没有的,只有270万年以后才有这样的周期性变化。这些周期性变化不仅出现在全球温度当中,也出现在地磁强度,宇宙线强度和二氧化碳丰度当中。虽然,现在的理论还是以地球长周期轨道的变迁来解释气候变迁,但是不可否认的是其他因素,比如宇宙线,陨石撞击,火山爆发也对气候有一定影响。例如6亿5千万年之前的恐龙灭绝已经定论为小行星或者彗星撞击。所以地球不是一个封闭系统,特别在考虑长期演化的时候。那么这些和上帝的话语有什么关系呢?我觉得大有关系。我们看到由不同的同位素或者生物沉淀物记录的曲线都有各自不同的频率,而且这些频率随时间而变。受造物生存的系统可以被视为四个系统的共同协同作用,地理系统(包括洋流,冰川,火山等),生态系统,气候系统(包括降雨,季风,温度等)以及地外系统(包括太阳活动,小行星,彗星,其他行星等)。在这些系统的协同作用下产生的冰河期和间冰期以及不同的周期,而这些时期对人类的生存是很重要的。如果没有小行星毁灭恐龙,人类及弱小哺乳动物将无法生存;如果没有冰河时期,可能某些生物不能灭绝(上帝很可能用自然的手段来毁灭某些物种),以至于不能生成新的物种,也有可能冰期的存在可以让地球的石油和煤炭储量增加来供应现代人类的需要,当然也许上帝有其他意图。在我看来,以上这些系统的相互协调,相互影响,就像不同的乐器的相互协作才产生了交响乐,同样这些系统的协作产生了气候和物种变迁,并且为人类预备了最合适的气候,生态和地理环境。

当我以圣经的世界观来观看这个世界的时候,我真地看到它的美,我也越来越享受在这样的科研当中,因为我知道我在解密上帝的语言。在我看来,物理定律,生物的机理和地球系统的变迁都是信息,这些信息承载于实体当中,为要传递知识和言语,并且目的是为了颂赞上帝的智慧和荣耀,并服务于人类的福祉。

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