自然主义和超自然主义下不同的科学观

我们所见到的这个世界是自然主义式的,但是我们内心所向往的世界却是超自然主义的。自然主义告诉我们这些超自然主义式的信念都是不真实的,是一种心理的投射。但是自然主义在抽取了这些超自然主义的投射之后却并没有满足人内心对超自然的需要。换句话说,自然主义本质上不可能满足人对超自然的需要,因为自然主义永远只能回答有限的问题,永远只能基于所看见所听见的东西来产生信念。自然主义事实上也从来不是一个自洽的世界观,因为它是有限的,它告诉我们这个世界的物质性,灌输给我们机械式的思维方式,它让我们有一种机械式的,工具主义和实用主义式的生活方式。自然主义的流行正在彻底地扭曲人的灵魂,因为在自然主义的世界里,人的灵魂,意义和道德都是没有终极价值的,这一切都是人的心理投射和自适应选择,使得一切超自然的信仰变成一种幻象。事实上,自然主义只是助长了个人主义和后现代主义,让人的道德和价值取向走向多元,也走向迷失。自然主义常常与物质主义结盟,于是心理学只是一种现象科学,不具有根本性的科学价值。正是因为自然主义没有办法回答人所问的最重要的那些问题,比如我应该如何选择配偶,如何经营家庭,如何面对人生的困境,如何面对生死和道德选择,所以自然主义事实上不可能自洽地运用于一个人身上。也许一个人在思考技术问题的时候是自然主义式的,但是在面对亲人离异的时候是超自然主义式的。所以,现代人其实活在一种不自洽的世界观当中,按照圣经的说法就是罪恶的世代。这里的罪恶并不代表那种杀人放火式的罪恶,而是指人活在一种不正常的世界观和价值观当中。这种不自洽同样体现在自然科学当中。

自然科学一直理所当然地认为数学是科学的语言,然而数学本身就是超自然的。而且一个能够领悟并掌握抽象数学的人的理性本身也就具有超自然的特质。那么无神论借用自然科学背后的自然主义来论证其无神的论点本身就是不自洽的,因为自然科学从来没有真正自洽地以自然主义为其前设。所以如果自然科学要真正自洽地以自然主义为其前设,那么它必须放弃对数学和逻辑的依赖,因为它本身就否认了超自然或者任何抽象事物具有本体性的特质。如果我们把自然主义放宽泛一点,也就是说,自然主义认为除了数学和逻辑之外,宇宙里的时空和物质就是一切现实,除此以外没有任何的实在,没有任何非物质,非数学的存在。如果一个人持有这种宽泛的自然主义式的假设,那么他必然碰到一个反论,也就是哥德尔不完备性定律。我们永远不能发现一个万能的公理系统能够证明一切数学真理,而不能证明任何谬误。 也就是说,自然科学如果以数学公理为其理论前提,必然导致其本身的不完备性,以至于我们也不能说自然科学能够证实或者证伪一切科学理论。这起码限制了科学主义的狂妄,也就是试图用数学,实验和观测来解释一切的狂妄。而另一个反论来自当代的宗教哲学家Alvin Plantinga,他认为一个人不能合理地同时接受自然主义和进化论。进化论一般认为是自然主义威力的最高体现,因为它解释了人的起源,而达尔文之后的人类行为科学都是以进化论为其前提。但是Plantinga认为如果进化论是正确的,那么生物的信念和行为就是一种神经系统所涌现出来的现象。既然自然选择只会促使人的行为作出对自然环境的适应性的反应,那么自然选择就无法保证生物产生的信念也是正确的。从而人也不能够拥有可靠的产生信念的功能,所以一个人不能够对自然主义有足够的信念。因为我们可以产生很多与自然主义平行的理念,所以,自然主义为真的几率是非常低的。他举得一个例子是青蛙的比喻,当青蛙看到一只蚊子飞过的时候,它就立即弹跳起来,伸出舌头去捕捉蚊子,这种行为是符合适者生存的法则的。但是这并不能说明青蛙对蚊子所产生的信念也是正确的。因为即使有这种信念,这种信念的正确性并不影响它的行为。所以,自然选择对信念正确与否并不产生效力。这就像很多原始部落的人对自然有错误的信念,但他们仍然对他们的环境有很强的适应性。所以,从数学公理的不完备性和Plantinga的反论,我们至少可以对自然主义或者在其隐蔽之下的科学主义少一点膜拜。

那么如果自然主义不可能真正自洽地成为自然科学的前设,那么超自然主义或者进一步地说,基督教这种形式的超自然主义能够成为自然科学的理论前提呢?在我看来,是可以的,而且也是很明显的。首先,自然科学的目的诚然是为了解释这个宇宙各种现象背后的规律,前提是这个宇宙本身是规律的,是可以用逻辑和数学去研究的。在圣经开头,我们早已看到上帝用祂超越的智慧创造宇宙,而且圣经屡次说祂用权能的命令托住这个宇宙。这告诉我们什么呢,告诉我们这个宇宙是稳定的,是有智慧可寻的。所以,基督教的思想提供了自然科学研究的宇宙的本体论。然后,人们必须对自然有一种客观的认识,而非膜拜自然,就像原始宗教一样或者像中国的道家一样。道家的特点在于将自己主观的认识投射到自然当中,所以对于自然没有一种客观性的认识。这种客观的认识也早在圣经中体现出来。比如十诫中第一条诫命就是除我以外,不可以有别的神。这条诫命对当时的人是一种革命性的世界观冲击,因为所有的民族都认为应该拜各种神灵,这种神灵体系现在还存在在中国,印度和日本的文化中。那么,十诫就严格地区分了上帝,自然和人,于是让人对自然有一种客观性的认识。最后,圣经的世界观给自然科学提供了方法论,即逻辑和数学。圣经开头就说,人是上帝所造,具有上帝的形象,与其他受造之物有本质的区别,是受造物之冠。而且圣经中对上帝造物,以及上帝的律法有惊人的细致的描述,圣经经常把上帝比喻成做工的人和农夫或者牧人。这些都让人对上帝,对人自己有了正确的认识。也就是说,上帝用智慧创造了世界和人,而人拥有上帝的形象,而且上帝赋予人去管理治理这个世界的使命,所以,人就知道自己与其他受造物的不同,人具有理性,应该运用理性去认识管理其他受造物。而且,人不再认为手工劳动是可耻的,而是认为所有的劳动都是在履行上帝的使命。这些观念在古代社会确实是革命性的。比如希腊社会和古代中国社会就对手工劳动有一种轻视,哪怕是在20世纪初,中国精英们还仍然认为科学技术只是奇技淫巧,这也是李-约瑟这位研究中国科学技术史的开山鼻祖所认为的。这样,基督教的思想让西方社会意识到人必须运用自己的理性去认识并管理这个世界。这样,西方自然孕育了现代科学,并逐渐将实验与观测作为印证科学理论的最高标准,而整个科学大厦也建立在逻辑和数学的基础之上。这些观点虽然早已是科学史学家的共识,但是现代知识分子似乎仍然对宗教与科学的历史性关系有极大的误解。

虽然自然科学在基督教思想的孕育下得以发芽结果,但是为什么当代科学却逐渐走向自然主义呢?一个著名的解释就是,上帝存在与不存在并不重要,因为在自然主义的前提下,我们已经推动了整个社会的进步,展示出理性的力量。但事实上,这个社会不仅存在理性主义,而更泛滥的是非理性主义,是后现代解构主义。也就是说,人们已经逐渐认识到理性的局限性,而开始逐渐去思考每一个个体的存在体验。而且,我前面已经说过了,科学也不能真正自洽地以自然主义为前提。那么是什么让自然科学仍然与自然主义联姻呢?我觉得,这不是科学发展自身的问题,而是整个社会的历史变迁所导致的。虽然,在18世纪仍然有一些虔诚的基督徒科学家,但是在理性主义的影响下,人们开始将宗教排除出自然科学领域,因为宗教并未在科学的方法论的发展当中体现出积极的作用。这似乎也很正常,因为圣经本身就是一本关于救赎的书,虽然其中也有不少对自然的描述。于是,宗教慢慢谈出自然科学领域,进而谈出公共领域,在后现代的影响下成为一个私人话题。宗教与科学的关系就好像父母和孩子的关系,孩子出生之后,就慢慢脱离父母,认为父母不能再给他们什么了,以后就慢慢独立了。但是,科学本身并不是象牙塔里的学问,它常常受各种思想的影响,比如炼金术对牛顿的影响,上帝护理对开谱勒的影响,哲学家马赫对爱因斯坦的影响以及东方思想对玻尔的影响等。那么为什么很多科学家却没有从圣经中得到足够的灵感呢?既然圣经影响了很多哲学和神学的发展,为什么不能对科学的发展产生显著的影响呢?原因很可能是我们对科学和神学的定义出现了问题。我们认为科学是回答是什么,怎么样的问题,而神学是回答为什么,怎么办的问题。于是这两者当然就没有了交集,以至于渐行渐远。事实上,这种区分也无可厚非,因为这本来就体现了神学和科学的本质区别。但是如果这两者不能够自洽的结合起来,必然导致非此即彼的世界观选择,也使得人们不再拥有一种正确的整全的世界观和生活方式。这种现象其实很普遍,比如你是一个佛教徒,我可能只是有事的时候去拜拜佛,烧烧香,而在平时的生活中还是一个自然主义者,或者物质主义者。这种存在主义式的危机就是圣经所说的,人故意压制真理所导致的各种罪恶和危机。罪恶不一定是道德性的,因为道德是世界观和价值观的产物,所以罪恶也存在在世界观当中。罪恶的本意是射箭射不中靶心,其实就是我们没有按照上帝所设立的次序来思考来生活。

那么,如何让科学和信仰真正地联姻呢?虽然,当下有很多神学家或者哲学家认为科学和信仰本身并没有矛盾,因为它们本来就是解决不同的问题。而事实上,他们往往有所交叉。比如自然科学发展出了进化论,自然就有一套对人的认识,就形成一套人对自己的看法,对道德的看法,自然就试图去回答为什么和怎么办的问题。同样,圣经不只是在教导神学性的主题,圣经也同时教导我们怎么看待自然,怎么看待自己,甚至启示一些自然运作的方式。这样,圣经虽然没有直接教导科学,但是信奉圣经的人对自然会产生一种衍生出来的思维模式。比如,圣经启示以色列人什么食物是不洁净,什么日子是节期,祂是如何用祂的命令创造出万有等等。这些思想必然对以色列人乃至今天的基督徒产生影响。比如基督徒会反对同性恋,认为这是道德性的罪,但是非信徒认为这只是生理现象,不应该视为禁忌。而且古代天主教利用托勒密的地心说统治中世纪科学达千年之久就是一个明显的证据。这样看来,科学和信仰必然是有很多交集的,如何从信仰的元素中发展出对科学研究的洞见,进而推动科学的发展,我觉得是问题的关键。这也是我接下来要说的。

如果基督教思想要影响科学的发展,我们就应该有一套不一样的科学研究的方法和思想。正如我在前面文章中提到的,如果上帝是这个宇宙的造物主,那么现在自然科学只注重研究事物的相互作用和运行方式,却从来不考虑造物主的作用是不科学的。这正如我们去研究J.S. Bach的康塔塔却不考虑他的路德宗背景一样是不能完备地解释他音乐中所有元素的。那么我们在科学研究中该如何考虑信仰的元素呢?首先,我觉得我们应该去问为什么的问题,问价值性的问题。科学家认为问太阳为什么发光是很愚蠢的,但是如果我们知道上帝藉着太阳让我们区分明暗,制定历法,就知道太阳是有价值的。这种思想对科学研究的发展,我认为,是革命性的。也就是说,我们在做研究的时候,我们首先去思考的是我所研究的对像在上帝创造中的位置是什么。一个例子就是地外行星的研究。圣经告诉我们很有可能这个地球是唯一一个可居住而且有人居住的星球,那么我们就会问为什么太阳系是这样的,各种行星的轨道和质量是如何创造出有利于地球可居性的条件的。于是,我们就可以去寻找其他的行星,看到底是哪些因素让地球成为一个适合人类居住的星球的。这当然不会让一个科学家忽略去寻找证据支持他的结论,这也不会出现伪科学,因为一切都是用数据说话,不同的是,我们思考问题的出发点会不一样,这样产生出来的科学成果也是不一样的。其次,我觉得我们应该问怎么办的问题。如果说前面问为什么的问题是为了影响出发点,那么现在这个怎么办的问题应该就是影响科学的方法论的问题。正如我在前面博客文章所言,圣经所展示的是一个关于救恩的历史,而且创世纪中上帝也是将创造视为一个历史。也就是说,我们一个很重要的任务就是去发现自然的历史。现在的科学研究虽然注重宇宙的演化,却忽略了对于一个个体的历史性研究。比如我们发现了很多星团,我们去研究他们的统计效果,我们知道那些是年老的,那些是球状星团,那些是高金属丰度的。但是很少有人去整全地研究一个星团是如何与它的环境互动,它会经历什么样的阶段,是如何产生的。虽然各个阶段在文献中会出现零散的研究,但是很少有人系统性的去研究一个星团的整体演化。同样,现在我们对太阳系有很多的研究,但是我们却很少从出生到成长到现在,对太阳系有一个系统的历史性的研究。现在的研究都是分立的,比如有的人研究太阳系早期如何在星团中形成,有的人模拟太阳系在银河系中的运动和遭受的扰动,有的人去研究太阳系内部行星的运动等。但是很少,或者基本上没有人去综合性地研究太阳系,也就是把太阳系当作一个系统来研究,这种思想叫做系统性思维。而更少的是一些能够对太阳系做历史性研究的文献。

最后,我觉得一个很重要的圣经对科学的可能影响是信息论。当前,大多数人仍然认为信息论是研究人类信息社会特有的工具,虽然在生物信息中也发挥了不少作用。但总体而言,很多人仍然不够重视信息论在物理科学中的应用,原因是物理学家们自然而然地认为物理世界中是不存在像人类信息那样的信息的,但是热力学熵是可以存在的,而这两者似乎可以等价。但我在这里说的不是一般的熵,而是上帝有可能在量子系统中输入了一部份信息,这种信息是非热力学的,所以这种信息是在统计分析中无法发现的。这种信息经过各种非线性效应放大,以至于产生我们现在所看到的各种现象。但是我们知道这些现象似乎是可以用物理定律说明的,所以我们就不会觉得有任何考虑超自然的必要。但是,这种方法论不可能解决起源问题,因为起源问题都是单一的,是无法重复的。也许科学家最终想出了一套理论正如进化论一样可以解释生命的起源,但这并不是可证实的,因为生命的起源是独一无二的现象。我们只能说我们找到了一个自然主义的诠释,但是如果进一步追问,我们就要问这个机制本身的充足性,正如我们问进化论的充足性一样。研究这种充足性,我觉得就是从信息论入手。一个小孩子的言语不足以产生一个复杂的讲话,我们就不应该认为小孩子可以讲出马丁-路德-金那样的演讲。所以,生命起源必然与使用信息论对生命做历史性陈述有关。生命在地球上的起源,很有可能是首先有了一个单细胞或者RNA分子的存在,然后,如果进化论是正确的,就演化出各种生物物种。那么对于生命起源的研究其实是一种历史性的研究,是研究哪一个时刻,哪一个分子在哪一个环境中的出现。事实上,我们似乎没有足够的数据去探索那一个分子的真正历史,但是,我们却可以追溯到那一个分子所产生的必要信息。就像宇宙学,我们了解到CMB 是如何产生的,进而知道标准宇宙模型中的参数是精细调节的,这就是很大的进步,虽然我们仍然不知道这些参数能否由更简单的定律和参数得到,但我们起码知道在这里我们需要一个飞跃。同样,对于一个生物分子产生的条件和环境的研究,最终是为了揭示生物信息的起源。既然是信息,必然与生命诞生之前的信息产生某种联系。所以,我们也当同样研究在当时的地球乃至彗星环境中,非生物的信息是怎样的,在非生物的信息和生物的信息之间产生了怎样的跃变。

我要说,以上这些想法并不是伪科学,伪科学是不能够用数据说明的。以上这些想法只是为了探索怎样在基督教的信仰体系内去发展出一些有利于科学发展的元素,并进而影响当代科学的进程。愿那天上的国度降到地上,愿地上的国度体现属天的主权,愿两个世界成为一个世界,愿我们活在这个世界中。阿门!

基督教科学设想之三——行星科学

这个时代似乎从以神为本的时代走向了以人为本,以个体为本的时代,这种走向和世界观的发展是分不开的。哥白尼的日心说取代了托勒密的地心说,不仅是一种科学上的革命,也导致了世界观的演变。更彻底的世界观革命是由达尔文的进化论触发的,这个理论把人在受造界中的特殊地位从神坛上拉了下来。哥白尼的革命让我们看到地球在宇宙中的渺小,达尔文的革命让我们看到人类只是所有生命体中的一般个体。在这种世界观的引导下,我们自然会问,这个宇宙是否存在其他世界,其他世界是怎样的,生命如何在其他行星上生存并演化。

如今,在开普勒卫星的巡天数据中,人们发现了上千颗行星,它们的轨道具有多样性,表明太阳系的轨道系统并非特别,只是一个大样本下的一例。事实上,由于行星所反射或者发出的辐射太微弱,当前的望远镜很难在类太阳恒星附近发现类地行星,所以,人们往往选择在不太亮的褐矮星附近去发现行星。这些行星往往对恒星产生微弱的引力作用,我们可以透过观测光谱发现这种作用;有些行星刚好经过恒星,这种现象被称为掩星。很多类木星行星都是透过这种方法探测到的。当然还有很多方法可以探测地外行星,如今最fancy的一种方法是透过星冕仪遮住恒星的辐射来直接探测其行星系统。而伴随着这种方兴未艾的地外行星的探测而来的是对地外行星的理论研究。

开普勒卫星

由于我们只知道地球上有生命,所以人们往往以地球上生命所生存和繁衍所必需的环境来衡量地外行星的可居住性。其中一个最重要的指标就是液态水在类地行星上的存在,因为水不仅是新陈代谢所必须,而且也是生命繁衍所必须(至少地球上的生命是如此)。而液态水的存在是与行星表面所接受的辐射相关的,辐射太少,水不能以液态存在,辐射太多,水都被蒸发并且被过量的紫外辐射分解了。这样便存在一个在行星周围的球壳,只有在这个区域里面的类地行星可以允许液态水的存在。当然,生命所需要的条件可能比这个更多,但是这起码给了科学家一个探索的方向。在这种背景下,我们再来看基督教世界观如何推进行星科学的发展。我首先要来挑战目前行星科学的理论假设。

太阳系的可居住带

第一,现在的理论研究往往假设地球只是一颗普通的行星,也就是说,形成太阳系的初始条件并没有什么特殊的。甚至当前的最流行的成功的NICE模型已经可以解释太阳系很多行星的轨道结构。但是这种假设是基于一种对太阳系演化的统计性理解。比如说一个语言学家用统计的方法分析林肯的演讲,他得出的结论很可能是林肯的用词和其同时代的人的用词并没有什么不同,进而得出结论,林肯的演讲所产生的特殊影响只是一种偶然,或者别人在他那样的位置也可以产生同样的影响。这显然是很荒谬的,因为每个历史事件都是独特的,你不能简单地抽出事件中的一个环节进行统计性的研究。正确的研究方法应该是对每一个历史事件做具体的分析,分析其发生的环境和历史人物的个人特点。同样,行星的形成,特別是太阳系的形成,也应该从这样一个方面进行分析。那么圣经可以给这种历史性的行星科學有怎样的指导呢?我认为正如宇宙的形成,太阳系的形成的初始条件也是不能由上一级的结构演化所导出的。也就是说,虽然太阳系的结构在整个银河系中并不是一个outlier,但是這個系统明显是与其他(至少)是现在所观测到的地外行星系统有明显区别的,比如地球有一个很大质量的卫星——月亮,所有太阳系行星的轨道都近乎圆形,而且还有两个大质量的行星——木星和土星——在类地行星的外围。这样的构造就好像一个建筑,它是具有一定的功能和目的的。比如说,月亮的作用在于稳定地球的自转,使地球上四季的变化趋于稳定;大质量行星的存在有可能可以帮助地球幸免于过多的小行星撞击等等。由于现在对地外行星的统计性忽略个体的特殊性,所以往往无法对个体行星的演化真正地进行还原,而且这在理論上似乎也是做不到的,因為恒星系统是一个复杂系统,也存在类似于蝴蝶效应的非线性现象。那么我们是否真的没有办法还原太阳系的演化呢?这涉及到下面一个论点。

解释太阳系最成功的NICE模型的结果

第二,现在的理論研究往往假设计算机模拟的精确度足以模拟行星的演化。但是正如我在一次学术报告中所听到的,一个初始条件在一个计算机上模拟得到的是一个结果,在另外一台计算机上得到的是另外一个结果。甚至在同样一台计算机上得到的结果也不一定相同。其实在计算机模拟里面有很多近似,而且计算机的精度不够往往导致很大的误差。比如一个模拟对两个天体的引力作用可以精确到1公里,那么在這個尺度里的引力差异往往可以导致在几百万年之后完全不同的行星轨道,这种现象被称为混沌。对于研究行星形成的科学家,混沌现象可谓不可避免。因為一个自恰的行星模型必须从分子云坍缩开始模拟,那么在這個尺度上,分子力是非常重要的。如果刚好某个分子和另外一个分子在量子作用下结合在一起,而且刚好又发生在分子云从稳定态到不稳定态的“相变”阶段,那么很有可能這個事件决定了该分子云将会产生哪些恒星以及行星系统。也就是说,太阳系的结构是没法重演的,这正是为什么科学家们进行统计性研究的原因,而这似乎与前面一个要求相反。一方面,我们需要研究每个恒星系统的历史性演化;而另一方面,我们又不能还原行星系统的初始条件。那么我们到底该如何研究呢?

混沌現象的经典例子:數值r = 28,σ = 10,b = 8/3的勞倫茲引子圖形。

第三,我觉得我们可以进行行星系统的历史性研究。我们不一定要还原太阳系形成的初始条件,但我们可以从某种初始条件出发,去研究在分子云层面的量子效应或者信息是如何影响恒星和行星的形成的。这种研究需要有高精度的模拟,比如精确到128位或者256位。其实量子层面的效应往往只会在非线性系统高度相变的过程中才会被放大,进而产生宏观尺度的影响。所以,关键是知道哪些时刻在行星形成中具有类似一種材料在居里点从铁磁性到顺磁性的相变的作用。这样,我们就可以知道一个行星系统的结构所对应的量子信息。对于这样的信息的演化进行理論上的量化,我们应该就可以明白隐藏在太阳系背后的量子信息,这就我之前所定义的“不可约信息”,这正是上帝在創造太阳系时所说的。

晶体和气体从順磁性到铁磁性的相变

如果太阳系在形成过程中,上帝确实输入了信息,那么其他行星系统虽然和太阳系类似,但绝对不是真正可居住的环境,因為那些系统并没有上帝话语的输入。但是上帝是不是一直在输入信息呢,在我看来很可能不是,因為上帝在创世纪第一章所启示的是他阶段性地输入信息,而非一直输入,况且祂在第七天安息了。这并不表示上帝不做护理的工作了,他一直在做工,只是祂没有做創造的工作。上帝創造如此美妙的太阳系和地球实在是对人类极大的恩惠,而上帝创造这一切是为了让我们人类在其上与上帝同行。而如今人类堕落,上帝差遣祂的独生子恢复了我们和天父的关系,让我们重新在这地球上建立祭司的国度,并进而盼望那更美的家乡,那完全的安息!愿上帝的国度和安息也临到行星科學的研究中!

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。

基督教科学设想之一 —— 范式

既然这个宇宙是上帝创造的,而人堕落之后又无法借着这个受造界去认识上帝,因为人的理性也是堕落的,那么当一个人认识上帝,确实重生之后,他能否在科学研究中体现他的信仰呢?换一句话说,基督徒能否在科学研究中做神的见证呢?基督徒能否做出比非信徒更好的科学呢?基督徒也许可以做出很好的科学,然而,他的科学方法和思想是否受到圣经的深刻影响呢?这是我一直思考的问题,我相信在实证主义和理性主义至上的科学领域,这个问题对每一个基督徒科学家都是一个拷问?如果我的信仰和我的工作是分开的,我又怎能说我是在尽心尽意尽力地在爱上帝呢。也许我可以说我在我的工作中为人谦卑,温柔,也尽力去爱人,但是我的科学成果却不能体现出信仰的影响,我就没有尽意去爱祂。如果一个基督徒从事生物学研究而理所当然地认为唯物进化论及其背后的自然主义是正确的,却罔顾创世纪第一章中上帝在创造过程中的超自然作为,他又怎能得上帝的喜悦呢?最起码他应该像神导进化论者一样经过详细的圣经研究而做出合乎理性和良心指引的选择。那么究竟一个基督徒如何在科研中荣耀上帝呢?我在之前的一篇博文中已经讨论过一些与信仰一致的科研方法,在这里我想提出一个范式来讨论基督教科学的内容。这个范式就是“道”的科学,这种基督教科学是“本于道,依靠道,归于道”,这与圣经中所说的万物都是“本于祂,倚靠祂并归于祂”是一致的。 https://i0.wp.com/www.pewforum.org/files/2012/07/biblescience.jpg 这种基督教科学的设想是受创世记第一章的启发。上帝在六日内阶段性地创造出天地海和其中的万物。姑且不论这里的“日”是一段很长的时间还是24小时,我们可以肯定地是上帝借他的话语阶段性地创造了这个世界。那么我们可以肯定的是,在无神论或者自然主义的封闭式的科学体系中是不可能真正解决起源问题的,这些问题包括宇宙的起源,银河系和太阳系的起源,地球的起源,生命的起源以及人的起源。有很多基督徒认为基督徒不应该去研究起源问题,因为那是神迹,是我们用科学方法无法研究的。他們人为基督徒只能研究实验科学,比如传统的电磁学,力学等。但是这种将实验科学于起源科学截然分开的说法是肤浅的。比如在病毒学研究中,我们需要知道病毒的起源和传播途径才能有效地研究出解决办法。如果我们不去追究起源问题,我们也无法真正找到突破口。同样地,如果我们对地球起源一无所知,而只是把化石当成一堆死了的动物遗体而不去追究其原因,最终我们也无法理解现在地球的气候问题和物种灭绝问题。而上帝给亚当,也就是给人类的一个首要使命就是去治理万物。如果我们不懂这个世界是如何产生的,又怎能明白该如何管理它呢? https://i0.wp.com/asa3.org/zine/wp-content/uploads/2011/01/originoflife2.jpg 但是在研究起源问题的过程中,我们势必考虑到上帝的话语。也就是说,在自然主义的封闭体系中不可能解决起源问题,因为他們没有考虑超自然的因素。有人说,科学只讨论自然的问题,不讨论超自然的问题,这确实是很多科学研究的理论前提。不过,我们也当注意到现在的地外生命的搜索就已经超出了这个前提。在我看来研究超自然的信号在自然界中的遗迹和研究外星人在地外行星乃至地球上产生的信号并没有本质区别。理论上,我们可以认为上帝就是一个外星人,只是这个外星人的智慧和能力远远超越我们。 https://i0.wp.com/img2-1.timeinc.net/people/i/2014/sandbox/news/140609/et-600x450.jpg 那么问题是我们该如何进行这道的研究呢?我提出一个6阶段创世模型,这六个阶段是:宇宙创生,银河系形成,太阳系形成,地球系统的形成,第一个生命的产生,人类的出现。这六个阶段大致地与上帝六日创造相对应。上帝在每个阶段中输入了不同程度的信息,进而产生了我们所观测到的宇宙-银河系-太阳系-地球-生命-人类的层级结构。上帝通过量子系统输入信息,进而通过系统的“相变”放大这些信息并产生各个系统的结构。各个系统的演化并其与环境的互动都在上帝的护理中,这种护理可以通过自然定律进行研究乃至反演。但是各个系统的初始阶段不能由上一级系统的状态完全决定。 https://i0.wp.com/new.huji.ac.il/files/fcc920070e411ff81e2a1142181ce54b/styles/half-page-image-short/public/field/image/qua_1.jpeg 在我看来,宇宙早期微波背景辐射,银河系的结构,太阳系的结构以及DNA, RNA所蕴含的信息都是上帝所输入信息的外在表现。这只是一个非常粗略的设想,目的是为了激发更多基督徒科学家去思考这些问题。

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。

基督徒如何做科研

虽然我的博客一直没有人气,不过我觉得写博客除了给人看,还有一个很大的用处就是可以梳理自己的思想。很多东西往往只在头脑中闪现,但是当它们被聚敛成文字的时候就产生了思想。虽然我不是思想家,但我期望尽意爱神,所以我想过一个前后一致的基督徒生活。这其中也包括如何经营我的家庭,工作和孩子教育。我非常希望当我和一个基督徒或者一个非基督徒聊天的时候,我们可以坦呈自己的信仰是如何贯彻我们的每个生活层面的。

作为一个搞天文的博士生,我非常热衷于如何更好地做天文,更好地去探索并认识真理。虽然不一定基督徒才能做最好的科研,但如果没有基督教的世界观,现代科学恐怕很难诞生,这也已是科学史学界的一个共识。科学的许多工作假设只有在基督教信仰体系中才有,比如这个宇宙是有次序并可以被认识的(有被认识的可能),这个宇宙不是神(作为研究对象的可能),手工劳动不是可耻的而是神圣的(实验的可能)等等。这说明基督教思想使得科学成为可能,而且基督教精神也是科学发展的原动力。在文艺复兴后的基督教世界里,一个最强劲的科研动机就是认识真理并认识真理的上帝,这也是为什么当时很多大学得以建立的原因。这样一个动机催生了许多科学界的先驱者,如牛顿,哥白尼,伽利略,开普勒,莱布尼茨,法拉第,麦克斯韦,帕斯卡尔等。所以,基督教思想不仅提供了正确的世界观,而且提供了正确的目的或者动机。那么基督教思想有没有提供正确的方法论呢,也就是说基督教思想有没有告诉我们如何做科研呢?

实验科学之父弗朗西斯-培根在他的”Meditationes Sacrae“一书中说无神论者是愚拙人,他认为科学研究应该和神学研究或者形而上学区分开来。他提倡用归纳法来做研究,他建议在学校里建实验室,植物园对经验事实进行收集,进而弄清楚事物背后的原理。虽然培根的科学哲学影响了现代科学的发展,不过他的科学哲学实际上有很多漏洞。在现代科学的研究方法中,科学家在做实验或者观测的时候已经有了他自己的一套前设,也就是说科学家无法做到没有偏见地去实验,去观测。这也正是现代科学哲学所发现的,最有贡献的算是卡尔-波普尔和托马斯-库恩。那么,作为一个基督徒该如何看待科学呢?科学是不是对上帝所造自然客观真理的追求呢?还是一种自以为是的想象并用这想象出来的定律解释一切呢?我想两者都是,科学是堕落后的人对上帝普遍启示的一种反应,它不可能是中立的,甚至往往与真理所指向的背道而驰。如果是上帝创造了这个宇宙,而大爆炸宇宙学说似乎将人引向这个结论。但自然科学的自然主义假设不允许它的信徒们走向超自然,所以信徒们就按着自然主义的前设所指引地去研究永恒宇宙的可能。当然,这似乎是科学精神的必须,因为科学精神就是不断地追问,没有穷尽。但是这种追问是带有方向性的,而每个科学家的世界观就是他的路标。自然主义者寻求一个不需要外因而自有永有的宇宙,但有神论者要探索一个自有永有的上帝所创造的有限但却又彰显神的永能和神性的宇宙。两者都带有前设,而不同的前设引向不同的探索路径。有神论者并不会因为承认上帝存在而不去探索,因为认识上帝是他探索的目的,上帝无限的智慧是他不断否定自己继续前进的力量。无神论者被自己的好奇心驱动着,要去明白这个宇宙背后的原则,而他探索的目的则是逃避去面对上帝(虽然他自己不承认是这样)。

科学需要前设,人不可能活在没有前设的世界中,或者没有信念的世界中。我们的记忆在不断地为我们更新前设,这正是为什么婴孩可以成长为大人的原因,因为他的经验和知识在不断塑造他的前设。既然科学研究是有前设的,而不同的世界观又影响着科学家们的科研方向,那么具体而言基督教世界观是如何影响科学家的选择的呢。有几个例子可供考察。第一个是寻找地外文明,这类科研是与基督教传统信仰不一致的,所以我相信很多基督徒是不愿意选择这样的科研方向的。第二个是研究永恒暴涨宇宙或者多重宇宙学说,这类学说的背后的动机其实是要寻找一个自足的宇宙,一个不需要创造主的宇宙,是被物质自然主义的世界观所驱动的。在生物学,我认为宏观进化研究在很大程度上也是被这样一种自然主义的动机驱动着。但是基督徒不一定不去做进化论的研究,如果只是把进化论作为一种研究事物之间联系而非本质进化的学说是可以的。比如人与猿在基因和形态上的相似性对分类学的影响等。但是大多数生物学家都会进一步假设这种相似性是来源于同源祖先的分化。这也是为什么进化论胜于创造论的原因之一,因为进化论可以进一步解释这种相似性,而创造论则只能归于上帝的创造。创造论的问题在于只问上帝是否创造而不问上帝如何创造,所以创造论不能成为科学理论,乃是因为它不能提供一套可供科学探索的范式。我觉得除非一个基督徒真正明白他该如何在他的基督教世界观下去进行进化论研究,他还是不要去这个领域受试探。

以上这些领域中所面临的试探,只是我个人的总结,也许其他人有更好的见解。基督教世界观不仅关系到我们怎样选择课题,而且涉及我们如何研究课题。因为我们知道科研和信仰不是分开的,那么这样一种整合性的世界观必然导致我们以一种整体观去看待某一个课题。比如我做彗星的研究,那么我很可能考虑到彗星撞击地球的可能性,彗星对太阳系起源的意义,以及彗星轨道受太阳在银河系中运动的影响,乃至星系碰撞对彗星分布的影响等。这种整体性的思考方式很容易产生出革命性的科学成果,比如Luis Alvarez(诺贝尔物理学奖得主)和Walter Alvarez(地质学家)父子及他们的合作者就是因为将Ir的丰度异常,0.65亿年前的生物灭绝和陨石撞击联系起来才发现了恐龙灭绝是由小行星撞击引起的。所以,基督徒科学家应该很愿意进行交叉学科的研究,并对其他领域学者的意见持开放和欣赏态度。

基督教思想的第二个方法论就是贝叶斯方法论。贝叶斯方法的特点在于它合理地考察了前设对结论的影响,这种方法让我们可以坦诚我们的前设,并坦白我们数据中的不确定性,并把这些因素都融入到贝叶斯统计方法中来。比如,当我考察生物多样性随时间变化的时间序列时,我需要建立一个模型可以把这个数据中的不确定性纳入到我的模型中去。由于很多科学家宣称生物多样性具有周期性,而他们的方法就是只给出一个周期性模型,并试图从化石数据中找出这种周期。这种方法并不能说明周期模型是最好的模型,它只能告诉我们如果周期模型是正确的,那么可以解释化石数据的最佳模型参数是什么。但如果周期模型不是最佳模型,那么这种研究就是瞎子引路,白费力气。在贝叶斯统计中,对应一个数据,有很多种模型,每个模型都有自己的参数空间,或者前设。在选定模型后,对于每个模型的每个参数集合,计算这个模型估计的似然函数,然后对该模型所有的参数样本平均得到“证据(evidence)”,通过比较evidence,我们就能知道模型的优劣了。为了进一步验证结论的可靠性,我们需要检验evidence对参数空间的依赖,所以我们改变参数空间范围,然后重新计算evidence进行敏感性测试。最后,我们才可以下结论说哪种假设是最合理的。我认为这种模型比较方法才是符合基督教思想的正确的科学研究方法,而且如今已经应用到很多领域。

基督教第三个科学方法论是关于动机的。当我们做研究的时候,我们总希望能够有一些创新性的成果。当我们原来以为应该有正面结果的科研最后以负面结果收尾,我们就很难发表。比如我要研究磁场对星系形成的影响,如果我发现磁场最终对星系形成影响不大,我就很不愿意投稿,因为怕没有影响力。所以,很多人就通过某些小伎俩把负面结果变成正面结果,最后你的结果却不能被其他人重复,于是这就是所谓的“作假”。据《经济学家》杂志(The Economics)2013年10月份的一个报道,在生物科技领域,有将近53%的里程碑式的实验无法重复。这些生物学的研究虽然不一定是作假,但很大程度上是采取了不太严格的论证方法得到一个过于乐观的结果。这也足以见得科学家的急功近利会如何地败坏科学。作为一个基督徒,我们应该鼓励发表负面的研究,只要是经过严格论证的。因为我们不是为了获取名利而科研,是为了明白真理的主而科研。负面的结果让我们知道上帝不是这样造宇宙的,那么也是对我们的劳苦科研的一种馈赠。

基督教第四个科学方法就是勇于建立并接受新的范式。基督徒并不是墨守成规的人,特别在科学领域,因为我们知道科学定律不是真理,所以它一定不是正确的,这也正是波普尔的证伪主义的方法论。基督徒应该比一般科学家更愿意去欣赏新的理论和方法,因为它也许就是让我们更明白真理的途径。与之相反,很多权威杂志不愿意发表新理论,新假说,新方法,因为这类学说一开始名声都是不好的,它们冒犯了许多学霸。就拿当下的宇宙学来说,大多数人认为标准宇宙学模型已经经过了最严格的宇宙微波背景辐射(CMB)的测试,所以不会有什么大的改动了。然而,在CMB中确实也有所谓的邪恶轴心或者非高斯“冷点”,以及大尺度结构中卫星星系缺失等问题,但大多数人都是在范式下寻找合适的理论解释。不过更严重的理论缺陷是,标准宇宙学模型中的暗物质和暗能量始终无法得到标准粒子物理模型的理论解释。那么在这种情况下,许多理论物理学家提出其他理论模型来解释这些现象应该得到做观测的天文学家的尊重,但是大多数人对这些理论往往是不屑一顾。我觉得作为基督徒,我应该去欣赏这些理论,而非简单地认为这些人都在胡说,以至于轻视非标准模型的研究。如果这些理论有很严格的论证,而且没有与现有观测明显违背,我认为我们就可以采取一些观测手段来检验这些模型的真伪。

如果一个基督徒科学家要尽心尽性尽意尽力地爱上帝,他必然愿意按照圣经的世界观和方法论去做他的科研,我愿意成为其中之一。虽然现在搞科研的基督徒越来越少,但上帝就是借着寄居外邦的但以理和他的三个朋友彰显祂的荣耀。上帝就是要拣选最小的一个民族 — 以色列民族来跟随祂,拣选看似弱小的大卫来攻击歌利亚。上帝要在婴孩口中建立祂的能力,愿祂在科学的发现中得荣耀。

创世之初的那七“日”

在现有的几个创造论观点之间最大的争论莫过于对创世记第一章的解释了。年轻地球论认为这是指24小时,年老地球论则认为这是指一段时间,而神导进化论者认为这里的根本不是用来衡量创造时间的,这七只是一种便于人类记忆或者限定工作与安息的修辞手法。而这些论点似乎都可以从圣经中找到一些支持的证据,不过年轻和年老地球论更倾向于保守的解经,即从字面意思去理解圣经,只有在上下文或者圣经其他清晰经文不允许的情况下才采用喻意。那么,在这里,我主要介绍年老地球论或者其他一些不持年轻地球论的基督徒在释经方面得到的24小时之证据。

Solar System Formation
太阳系的形成

 

首先,创世记第一、二两章的的希伯来文是yôm”,这个词可以有四种意思:

  1. 一个白天的一部分(比如几个小时)
  2. 从日出到日落的12个小时
  3. 24个小时,从日出到日出
  4. 某一段很长时间(例如圣经中屡次出现的耶和华日子

不过,年轻地球论者会说,在每个创世之日后面就有这样描述,有晚上有早晨,是第……。在下结论之前,我们先来看在创世记的语境下,的其中三个可能意思。

在创世记15ESV有这样的英文翻译God called the light ‘Day’”。这里的可以翻译成中文的白昼。在114节还有以下描述:…… separate the day from the night”, 很显然这里的指的就是白天。还有116…… the greater light to rule the day”, 这里的也是指白天。这样看来上文中的第二种解释在创世记中是很普遍的。

在创世记114我们也可以看到and for days and years”, 显然这里的指的应该是24小时。在24里面又有这样的叙述:“…… in the day that God made the earth and the heavens”, 显然这里的最好翻译为时候,因为它指一段不确定的时间

然后,我们也一定注意到创世记第一章里面六个有趣的反复结构,有晚上,有早晨,是第……,在英文里是这样的,there was evening and there was morning, the … day”。很明显这里要表达的是从晚上到早晨的意思。如果我们稍微留意,我们就知道从晚上到早晨应该不是24小时,如果作者要表达24小时,应该是从早晨到早晨或者从晚上到晚上更为妥当。圣经如此记载似乎是要表达一个创造之工的结束和下一个创造之工开始。这也是为什么有一些学者认为这里的只是对上帝创造工作日的类比,比如C. John Collins (圣约神学院旧约教授,是ESV study bible的旧约主编)在他的Science and Faith”一书中就写到,创世记第一章把上帝描绘成一个在工作日工作的工人。不过在下结论之前,我们需要更多的证据。

创世记在第二章中5节之后所描述的景象可以看作是对上帝在第六天创造的进一步描述。我们也有理由相信上帝在第六天造了亚当和夏娃(127)。那么我们就来看创世记第二章描述的第六天有多长时间。创27-815告诉我们,亚当并不是在伊甸园里造好的,而是先造好了,然后移到伊甸园里去的。创28-9叙述了上帝在造完亚当之后种植了(planted)伊甸园,并使(made)各样的树从地里长出来。我们从中并没有看到上帝从无到有地突然创造了伊甸园,而更有可能是利用了自然规律来伊甸园并且拟人地把上帝描述为一个农夫。如果我们借着看第二章,我们会发现上帝在这个创造日做了很多事情,他从泥土中造人并给他气息(v.7),他植了一个园子(v. 8),他使树从地里长出来(v. 9),他把造好的人安置在伊甸园(v.15),他把各样的动物带到亚当面前,让他给它们起名字(v. 19-20), 他使亚当沉睡并且取出肋骨并且把肉合起来(v. 21)。而且在23节,亚当说This at last hapa’amis bone of my bones”, 这里的at last”表明夏娃的出现在一个很复杂和漫长的过程之后。这个过程是他看过了一对对动物之后没有找到伴侣,等了很久终于等到了夏娃的出现(这种孤独感是需要很长时间的)。

我们也发现希伯来文的generations”toledot)出现在创世记中记述几个人物谱系的章节的开头(2:4-4:26, 5:1-6:8, 6:9-9:29, 10:1-11:9, 11:10-26, 11:27-25:11, 25:12-18, 25:19-35:29, 36:1-37:1, 37:2-50:26),而在亚当之后的这些族谱中用generation这个词都是表示一段很长的时间,跨越几个世代,那么在24出现的这个词(天地的来历)也很有可能指一段不确定的时间长度。

最后,我们来看诗篇90篇。我们可以很保守地认为诗篇90篇和创世记是由一位作者所写,这位作者就是摩西。那么这位作者是怎样在诗90里面来描写创造的呢?首先,读者可能会认为诗篇不是用于准确描写自然现象的。但是我们相信作者在利用自然现象做喻体的同时,一定是正确把握了与本体某一特征相似的喻体特征。所以,比喻或者象征正有助于我们对喻体的某些特征的理解。比如说,“她笑得像一朵花”这句话正是借用了花朵绽放的特点来形容这女子的灿烂笑容。在90篇第二节里面,作者把诸山,地与世界的历史与上帝的永恒相比拟。如果创世的时间在公元6000年以前,那么列祖的寿命甚至可以和这个时间尺度相当,那么摩西也就不会有5-6节中对人生命短暂的感慨了。而且,摩西也将上帝的一日比作人间的一千年,这表明摩西也有可能将这个意思运用到创世记。

虽然我们无法凭以上某一个证据来判定我们该采取哪种“日”的释义,但是我们如果综合以上的论据来判定。我们知道在创世记1-2章中“日”或者“yom”有三种意思,而“晚上”与“早上”的反复出现正是用于模拟上帝的创造每一阶段的开始与结束,并不是要告诉我们一天有多长。而且“晚上”,“早晨”的模式并没有出现在第七天,表明我们仍然在第七天当中,上帝仍然在他的安息日中(来43-4)。上帝“种植”伊甸园以及在2章所描述的第六天中的其他事件让我们相信第六日是很长的一段时间。而且亚当说的“at last”表明他等了很久才等到夏娃。在创24中的“来历”(generation)在创世记其他地方用于描述家谱,是一段很长的时间。在诗篇90中摩西写到在上帝的眼中一千年如同人类的一“日”,这说明摩西有可能把这个意思用到创世记第一到二章。摩西也用诸山与世界的年龄来比拟上帝的永恒,并且与人类生命的短暂形成鲜明的对比。所有这一切都似乎让我们相信创世记中的“日”指的是一段很长的时间。

“大爆炸”标准宇宙学模型

如果我们认为圣经中对“日”的定义不甚清楚,我们也可以从人类对上帝普遍启示的解释中寻求帮助。虽然外邦人并没有圣灵在内心做工,但他们有足够的认知能力使得他们对上帝的永能和神性的漠视无可推诿。所以,无论是基督徒还是非信徒科学家得到的严谨的科学结论值得我们尊重,因为这是人们对上帝另一本书的有效解释。无论是宇宙学还是地质学都给出了地球年龄和宇宙年龄自洽的解释,那就是147亿年的宇宙和45亿年的地球。宇宙学是通过三角测距、造父变星、球状星团、超新星以及哈勃红移公式来测量天文距离的。这些距离阶梯反过来也可以得到光的年龄,因为光速是不变的,这一前提还没有遇到任何直接的挑战。而对宇宙年龄最严格的估算莫过于对宇宙微波背景辐射(CMB)的研究。宇宙学家并没有直接从CMB中得到宇宙年龄,而是首先假设了标准宇宙模型正确,然后推论出宇宙的精确年龄,而CMB的能谱精准地验证了标准模型预言。这也是任何科研工作的合理程序。先有模型,后有推论,然后检验推论。所以,无论从广义相对论加上宇宙学假设(均匀与各向同性)出发还是从狭义相对论的光速不变出发,我们都有理由相信宇宙是古老的。而地球年龄的测量主要是采取了同位素衰变率恒定假设,而这个假设的根基在于弱相互作用的强度是恒定的,不随时间演化的。而标准粒子模型所预言的Higgs粒子的发现更加证实了这个理论。再加上对遥远天体的基本物理常数的测量,我们足以确定同位素衰变率的恒定性。当然同位素测龄的其他假设,比如封闭系统的假设是可以通过一些相互校准以及一些实验方法进行验证与校准的。

总而言之,我们有理由相信上帝的创造“日”并非24小时,而是很长的时间。

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