宇宙为什么有开端

虽然古代的神话传说都有论到宇宙被造的故事,但是现代宇宙学直到上个世纪初才真正诞生。爱因斯坦的广义相对论提供了现代宇宙学的理论基础,而天文观测提供了观测证据。其中最重要的证据来自于埃德温-哈勃对星系退行的观测,虽然有的人认为乔治-勒梅特比哈勃更早提出星系退行的证据,但是哈勃的文章更具观测证据,更确凿地证明了宇宙膨胀的事实。虽然勒梅特早已基于广义相对论提出了宇宙诞生于某个奇点的理论,但是直到星系退行的证据出现,人们才慢慢接受这个所谓的“宇宙大爆炸”学说。而这个理论是不被当时的共产主义国家接受的,因为宇宙大爆炸无疑是对有神论的支持,宇宙和物质即然不是永恒的,那么表明宇宙是被造的,于是就有造物主。

不仅在无神论国家,在现代西方社会里的宇宙学家们,也在极力避免宇宙有限有始的理论。这样的理论意味着自然主义的失败,意味着我们对宇宙之外世界的无知。宇宙的有限意味着自然主义的有限,而自然主义是现代科学的理论假设,所以对许多科学家而言,也意味着科学的终结。所以,随着而来的是许多永恒宇宙和平行宇宙理论的诞生,用于避免宇宙开端的问题。然而这些理论一个致命的弱点是所谓的玻尔兹曼大脑问题。

著名的物理学家玻尔兹曼基于他的统计物理理论提出了“玻尔兹曼大脑”这个非常奇特的概念,在这个理论提出的时候,广义相对论和现代宇宙学还没有诞生。设想宇宙是永恒的,那么在无限长的时间长河中,什么样的宇宙结构是最容易出现的呢?换句话说,如果一个有意识如同人类一样的物种存在,它最可能感知到什么样的宇宙呢?在玻尔兹曼看来,这个物种最可能感知的是除他自己的大脑以外什么都没有。换句话说,如果宇宙中的物质以及掌控物质的定律都是随机产生的,那么一个规律的有次序有生命的宇宙,就像一个房间中的空气分子突然某一刻集中在墙角一样,是那么的不可思议。而在宇宙无限长的时间内,我们总有可能产生这样一种最有可能偶然产生的宇宙,这个宇宙允许最基本的意识存在,这就是玻尔兹曼大脑。如果我们更进一步假设这个大脑需要身体,身体需要养分,养分需要阳光,那么我们最多在一个有序的太阳系里就可以满足这所有条件。但是,我们现在所处的世界是如此的巨大和有序,完全不是最有可能产生的宇宙,所以这个宇宙不是永恒的,是有开端的。

几乎所有的永恒宇宙模型,比如循环宇宙或者永恒暴涨宇宙等,都会遇到玻尔兹曼大脑的问题。这个问题的症结在于我们现在所观测到的宇宙太有序,太复杂,不像是在一个永恒宇宙中偶然形成的,而更像是有一个创造主按照祂既定的法则和计划创造出来的。我想这样一种归纳法的思考对于自然主义者思考造物主的存在是更适合的,因为这样的思辨并没有演绎法那么声势凌人,而是从已有的科学疑难出发来表明有神论比无神论更自洽更符合我们对自然的观察和研究。

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)

发现引力波的神学意义

最近引力波的发现是大家谈论的热门话题,就连一向不怎么关注科学进展的我的妻子也跟我谈论起来相关话题。但是当她问我引力波的发现有什么神学意义的时候,我觉得有点莫名其妙。引力波和神学怎么扯上关系了呢?不过她问这个问题也在情理之中,因为我经常试图把信仰和科学拉上关系。现在细想起来,觉得引力波和信仰还是有很大关系的。

 

首先,我要谈谈引力波的发现到底有什么科学意义。引力波就像电磁波一样是引力场的一种震荡,其源头要么是大质量天体的加速运动或者碰撞,要么是宇宙大爆炸后的余波,要么是一些宇宙缺陷诸如宇宙弦的碰撞引起的。这次发现的引力波是由两个黑洞的并合产生的。这就好比一个水塘,当没有任何扰动的时候,水面是平静的。但是当有一个石头丢进去的时候,水面就产生波浪,石头越大,波浪越明显,传播得越远,也越容易察觉。同样的道理,引力波就是引力源扰动时空所产生的涟漪。引力波的发现印证了爱因斯坦的广义相对论,更重要的是它打开了一扇了解宇宙起源的窗户。现代天文学或者宇宙学的研究是基于观测天体的电磁波获得有用信息。而引力波的发现意味着我们可以通过探测引力波直接研究天体的引力特性。相比于电磁波,探测引力波对研究黑洞和宇宙起源有无可比拟的优势。因为吸积盘以及周围的恒星的阻挡,我们很难对黑洞进行高精度的电磁波探测。但是透过引力波,我们可以避开电磁波的干扰,而直接研究黑洞的动力学。这就好比有一块大石头掉在水里,周围的水草无法阻挡波浪的扩散。引力波对于宇宙学的研究更是意义非凡。当今我们对早期宇宙的了解主要是透过对宇宙微波背景辐射的研究获得的。而引力波将让我们看到宇宙引力背景,这将让我们看到宇宙在普朗克尺度上的图像,进而检验各种暴涨理论,对宇宙大爆炸理论乃至其他的宇宙模型作出最严格的限制和判决。

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LIGO

那么引力波的发现有什么神学意义呢?它的神学意义是透过它所带来的科学发现实现的。如果引力波宇宙学可以确认宇宙的确有一个起点,并且排除其他永恒宇宙模型,这对上帝从无到有的创造是一个极好的印证。如果黑洞的信息缺失问题可以透过引力波的探测得以解决,这对了解上帝如何透过话语创造宇宙有极其重要的意义。因为黑洞往往是星系中恒星形成的助推器和加速器,对黑洞的产生及其本质的认识将改变我们对星系以及恒星形成的认识。而在我看来,上帝在创世记中所说的透过话语创造星体本质上就是透过某些机制(比如黑洞)在宇宙中输入信息来创造天体。而科学家的任务,从这个角度看,本质上就是寻找那原初的上帝所输入的信息。这种信息存在于宇宙诞生的时刻,存在于星系诞生的时刻,存在于地球诞生的时刻,存在于生命诞生的时刻,存在于人类诞生的时刻。而这种信息的发现将让我们更深领悟上帝创造的次序和救赎的次序,发现圣经所言不虚。更重要的是,这些信息的发现让我们更对上帝的永能和神性无可推诿,预示着上帝终极审判的来临。

引力波的发现正在上帝的旨意之中,因为历史中任何事件的发生都不是偶然的,是上帝为着实现祂永恒的定旨而预定其发生的。上帝希望我们了解祂的创造,正如祂希望我们透过圣经认识祂自己一样。上帝让引力波得以发现正是让我们透过这一扇窗户洞悉祂创世的奥秘,进而对祂产生由衷的敬拜。愿祂的名得荣耀!

在上帝救赎蓝图中的宇宙

在这耶稣基督受难日的前夕,我思想着应该怎样度过,怎样去默想上帝的救赎宏恩。我们可以有很多方式去思考十字架对我们自己的巨大意义,我们可以去教会听道,再次聆听耶稣受难的圣经章节,再次去回想我们如何得救,如何重生,如何在成圣的道路当中经历上帝的恩典;我们也可以传统性地去听一些受难曲,或者借着这些机会去传福音。无论如何,我们基督徒都把这个耶稣受难当作一个重要的日子,我们认为耶稣的受难不是悲剧,而是我们的福音,所以我们称这一天为“好的星期五”或者“good Friday”。 这个日子对于我们每个基督徒既是一种个人性的信仰历程的回顾和将来盼望的展望,也是对圣经中宏大的拯救历史的更深理解和思考。我觉得这两方面的思考都很重要,特别是第二方面的思考对当下的信徒特别重要,因为上帝的救恩蓝图是为着祂自己的荣耀,我们的历史是祂的历史的一部份,我们的得救是祂的计划的一部份,我们一切的敬拜都是与众圣徒一起向上帝献上,这样才得以完全。那么,如果在拯救中彰显祂自己的荣耀是祂最终极的目的,那么祂创造这个世界,任凭人的堕落,以及耶稣基督的拯救和我们的成圣都在祂的救赎蓝图当中,都为那一个终极的目的效力,就是祂自己的荣耀。而祂得荣耀最重要的方式就是透过耶稣基督的救赎,在祂的受难中,我们看到上帝的无限慈爱和无限公义。耶稣基督就是上帝本体的真像,就是上帝的启示,是上帝与人之间的中保。如果说上帝是为着祂自己的荣耀创造并拯救,那么也可以等价地说上帝是为了祂儿子的死与复活创造了这个世界和我们。我们并不是工具,我们藉着耶稣基督与祂一同成为上帝的儿女。那么如果上帝的蓝图是这样的,也就是说上帝要在祂爱子的道成肉身中彰显祂的荣耀,那么祂应该造一个怎样的世界呢?这也是一些神学家和哲学家经常会思考的一个问题,如果这个宇宙有目的,那么目的是什么,这个宇宙如何为这个目的服务。

首先,如果道成肉身得以发生,前提是有一种受造物和上帝相似,这种相似就是圣经里面说的神的形象。最近我们教会在讲创世纪,我刚好听到牧师对神的形象的解释。他说,神的形象不仅仅是我们有思考,自由选择,创造力等能力,而且更重要的是,我们要像上帝一样做祂做的事情(当然这里只是相似,而不是我们真的可以做上帝所做的事情)。神创造光,分开光暗;创造世界,从混沌中创造次序。同样,拥有祂形象的受造物也必然应该治理这个世界,并且让这个世界按照上帝的法则运行。这就是亚当在伊甸园中受领受的使命。所以,上帝要造的是一个有能力代表祂去治理宇宙的活物。那么道成肉身之所以必须,必然是因为这个有上帝形象的活物没有按照上帝的吩咐去做,于是他们才需要拯救。那么这个有上帝形象的活物如果可以这样做或者叫犯罪,那么祂一定像上帝一样有自由意志可以进行选择是顺从上帝的吩咐还是违背。所以,这是第一个创世的条件,也就是说,这个宇宙一定得创造一种条件或者环境,让有自由选择能力并且具有上帝形象的受造物可以存在。我们现在称这个受造物为人。

人既然会堕落,那么上帝一定会对人有刑罚,所以一定要让人知道这刑罚是什么,在圣经中上帝让我们看到上帝给人的刑罚就是死亡,而且耶稣在十字架上为我们承受的也是死亡的刑罚,而且肉体的死亡只是地狱的永死的一种喻表或者符号。那么,上帝的世界必然允许死亡的存在,甚至得让人在没犯罪以前就知道死亡的可怕,否则他不知道为何死亡是一种刑罚。这可以被称为第二个条件。

上帝在耶稣基督身上所施行的审判是为了消除对人罪的刑罚就是死亡,那么上帝在这个过程中必然让我们看到死亡的反面,也就是说,上帝给那些遵守祂命令的人的赏赐,就是永生。正如死亡是一种个体的肉体的毁灭,同样生命是一个个体的肉体的存在。那么这个受造的世界必然彰显生命的存在,甚至在亚当和夏娃还没有犯罪之前,他们就知道生命或者永生为什么是上帝的奖赏,是好得无比的。这应该是第三个条件,也就是说上帝必然创造一个有生命而且具有永恒性特点的世界。

上帝所加给亚当和夏娃的命令是让他们生养众多,治理这地,上帝首先自己也要这样做(类似,正如父亲如何教导小孩吃饭一样,他自己首先得示范),否则他们也不知道该如何做。既然治理和生养都在纵向上是一种秩序的体现,在横向上是这种秩序的扩张,那么上帝所创造的宇宙也必须有这两种特点:秩序和广阔。而最后一个很重要的元素就是上帝要隐藏在这个世界背后,因为祂是圣洁的,祂不可能再和罪人交往。所以罪人所在的世界一定是上帝所隐藏的。而上帝也必然掌控这个世界来完成祂的救赎计划。所以最后一个元素就是这个宇宙必然是与上帝不同质而且是上帝可以完全掌控的。

然后,我们再来看这个世界,就不难理解了。既然,死亡和生命都是这个世界的必要元素,那么我们看到灾难和死亡以及生命自然在上帝的旨意当中,而且是指向耶稣基督的救赎的。那么要让生命得以存在,这个宇宙需要怎样创造呢?怎样创造一个允许自由意志,允许生命和死亡,具有永恒性和广阔性并且具有高度秩序并且与上帝不同质但向上帝开放的宇宙系统出现呢?我当然不知道真正的答案,但是通过思想我们现在的宇宙,我们也许不难理解。这个宇宙首先要有一种物质,这种物质是与上帝的灵的本质迥异的,也就是说在这个物质的世界是不可能发现或者证明上帝的存在的。宇宙的秩序性要求这些物质必然能够产生结构,所以这些物质必然可以相互作用。但是这些物质不可能和上帝一样是永恒的,所以它们必然有开端。那么这样,我们可以肯定,这个世界必然有一个开端,并且存在两种现象,一种是物质,一种是物质间的作用。

而要产生秩序,需要有特别的作用来联系这些物质。创造的广阔性要求人必须存在在一种空间中,因为只有在这种空间中,人才能感受到广阔。创造的永恒性要求这个世界必然是在时间中,因为只有在时间中,人才能感受到永生和永死。于是这个宇宙必然是有空间与时间有物质与作用,并且都有开端。那么广阔性又要求这种作用需要产生很广阔的结构,最好的方式就是让物质之间产生一种吸引力,而这种吸引力不是太强,因为太强,物质都挤压到一起了,也不是太弱,因为太弱,物质都散开了,不能成团。所以必须有一个常数来衡量这个力的大小。而且需要和物质的某种属性成比例,这样多的物质就能够吸附更多的物质形成打的结构,而少的物质吸附少的结构,形成小的结构。那么这种力,我们姑且把它叫做引力;这种属性就叫质量。引力的作用是让这个宇宙有一种至上而下的秩序,在引力作用下,物质坦缩成星系团,星系,恒星和行星,并且产生宏观的结构是远远超越人的空间体验的。而且要产生比较古老的宇宙,引力比如较弱,弱到一个程度,这些宇观的结构必须在很长的时间来产生并存在,并消亡,这种时间必然超越人的时间体验。于是引力被调节地恰到好处直到所有的结构形成。

如果宇宙中只有引力,那么因为所有物质都是相互吸引,必然导致一个个黑洞的存在,所以必然有一种力与引力相抗衡,这种力又不能产生很长距离的作用以至于让物质不能结团。那么这种力必然和物质的另外一种属性相联系,这种属性只有在小尺度才有效。但是事实上属性和空间与时间没有关系,所以这种属性必然可以被某种东西屏蔽,最好的方式就是创造两种相反的属性,一个正,一个负,这样拥有这种相异性的物质在一起的时候就不会产生与引力想抗衡的力。但是这些异性的物质如何连在一起而同时避免同性物质不连在一起呢,必然有另外一种作用力,而且这种力在同属性物质间是斥力,在异性物质间是引力,这种力就叫做电磁力,这种属性就叫做电荷。在电磁力作用下,引力就不能挤压物质了,因为在短距离上,电磁力可以与它抗衡。但是这种电磁力必定很强,因为只有很强才能抵挡引力的挤压,所以它必然具有一个很强的电磁力常数。最后在电磁力与引力之间达到一种平衡,就能够产生不同的结构。这就是宏观物体存在的原因,也是行星,恒星以及人与生物存在的原因。

但是有电磁力显然是不够的,因为在异性物质之间既然有很强的电磁吸引力,那么物质还是会被挤压成一点,所以还需要有另外一个力与之抗衡,正如对电磁力的要求,这个力需要在更短的距离内产生作用,但又需要有物质的某些同异属性可以屏蔽它,这就是强力和色荷产生的原因。而上帝既然要有秩序,那么必然有某种可以让人感受到的媒介,而且这个媒介可以很快穿越空间,让我们感受到,这个媒介可以被定义为光,而且光的速度是最快的。但上帝的无限性要求祂的受造物不具有无限性,所以光速是有限的。并且上帝要创造的是一个有次序的宇宙,这个次序中包含了因果次序,所以,光必然有限并且恒常,而且不具有物质的质量属性,否则光都被聚到一处了,就不能让人感知。这种感知也可以被称为是一种能量的注入。但是要产生光必然在以上三种力中再加一种,因为光是一种能量,所以必然要有一种持续产生这种能量的东西,这个东西要高效产生能量。最好就是让物质的某种属性可以直接转变成这种能量,这就是质能方程。而这个东西就是太阳,恒星,这种力就是弱相互作用。

但是,这一切似乎都已经用公式写好了,那么上帝又如何掌控呢?其实在强力的演绎中,我们已经看到,为了避免强力将物质挤压,必然存在一种更强的力来抗衡,事实上这种力如今还没有发现。但是上帝也可以不用力来抗衡,而是用祂全能的命令来抗衡,而且他可以在任何人都无法察觉的小到不能再小的尺度里完全掌控祂的世界。这个尺度就是普朗克尺度,这个命令就隐藏在量子力学的不确定性中。而且,这种不确定性使得人的自由意志可以实现,使得上帝的形象藉着人的灵魂得以被赋予来纠缠在肉体当中并且与肉体有相当的独立性,因为灵魂可以掌控肉体来为自己的行为负责。 当这些力与物质都就绪之后,这个世界就会有热力学第二定律这种现象存在,也就是物质在不断地耗散,信息在不断地流失,一切都在死亡的阴影之下,一切都将过去,这正是罪人的世界的真实写照,这个世界本身就反映了人的罪恶,否则这个世界不会被造成现在这个样子。所以当我们观看这个世界的时候,正如以色列人在旷野观看被高举的铜蛇一样,我们看到的是罪,我们盼望的是拯救。我们盼望一个完美的世界,一个完全与神同在的世界,这就是天堂。

这样的推导看起来有点不伦不类,既不科学,也不神学。事实上,物理学家早有一套理论可以来解释这些力与物质以及时空,那么为什么你还要来这一招呢?因为我要回答的不是这个宇宙是什么和怎么运作的问题,我要回答的是从上帝的第一和最高目的出发,来询问宇宙为什么是这样的。如果这个世界之外有非物质的,属灵的上帝存在,那么自然科学现在的发展是不科学的。这就像一个评论家去研究一个画家的画作,研究颜色,线条,光线等,却从来不问画家的生平和画作的对象,这个评论家够科学吗?如果一个基督徒去做科研,他必然会问为什么上帝这样创造这个世界,祂的心意和目的如何,我应该如何回应。所以,自然主义式的自然科学在自己的黑匣子里面肯定找不到上帝,因为上帝是向罪人隐藏的。但是对于信的人而言,祂就像待摩西一样,面对面与我们说话,不是因为我们有多圣洁,而是因为祂看到的是基督。我们藏在基督里面是何等的荣幸与特别,而基督正是这个宇宙真正的焦点与终极指向。

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。

基督教天文学课程设想

在这个科学被自然主义绑架的时代,基督徒们有一种使命去拯救科学,那就是重新将科学放在上帝设立的本位上。科学就其本质而言应该是本着荣耀上帝的心态去追求上帝启示的客观真理,并把这客观真理和上帝所启示的救赎真理有机地联系起来。我们生活在上帝的启示当中,要么是有形的启示,要么是无形的启示,而科学乃是人对上帝有形启示的回应。所以,罪人也可以利用上帝所赐的创造力认识上帝所创造的世界,就像不信者所产生的艺术一样反应了部分真理,值得我们去欣赏。在我看来,基督徒科研工作者和科学教师的任务乃是以基督徒的世界观去解释并推进科学。耶稣基督教导我们要尽心、尽性、尽意、尽力爱主你的神,也就是说 不仅是教导我们有正确的工作精神,而且要有正确的工作内容。如果一个敬虔的基督徒做的科研是以无神论为前提的,他就并没有尽意荣耀神。既然科学是为了荣耀神,我们就要以基督徒的世界观为前提去教导并研究科学。正如彼得后书所言,“     有 了 信 心 , 又 要 加 上 德 行 。 有 了 德 行 , 又 要 加 上 知 识 。 有 了 知 识 , 又 要 加 上 节 制 。 有 了 节 制 , 又 要 加 上 忍 耐 。 有 了 忍 耐 , 又 要 加 上 虔 敬 。 有 了 虔 敬 , 又 要 加 上 爱 弟 兄 的 心 。 有 了 爱 弟 兄 的 心 , 又 要 加 上 爱 众 人 的 心 ……”这样看来,基督徒科学教师和科研工作者应该首先有对基督教传统信仰的认信(信心),并且要良好的行为可以作为学生的榜样(德行),除此以外,还要有正确的对上帝启示的认识或者所谓的科学素养(知识)等等。总而言之,要让学生有正确的世界观,教师必须自己首先有正确的世界观及相应的行为。而科学教育只是这整个世界观当中的一个环节。

在当下,基督徒的生命常常脱节,就是理性思考和行为方式的脱节,工作与生活的脱节。而且在如今教会当中,有一种对科学敬而远之的态度,这种态度加剧了基督徒远离学术职业的倾向。这也导致科学界基督徒寥寥无几,而敢于发生声讨自然主义者更是少之又少的境地。基于以上两种考虑,基督徒的科学教育是当务之急。不仅在于沟通信仰和科学的隔阂,更在于给每一个信徒一个整全的世界观。那么,基督徒老师除了德行之外,还要具有什么样的科学素养呢?在我看来,首先是需要有一种通过科学教育敬拜上帝的心态。因为老师所教导的不仅是客观知识,而且是爱我们的上帝所启示的,是荣耀祂自己的知识,所以基督徒老师需要对科学所发现的每一个真理有一种热爱,因为热爱真理就是热爱启示真理的上帝。另外,基督徒老师所教导的是一个个上帝所创造的灵魂,而这些灵魂可以透过老师所传授的在基督徒世界观框架下的知识来更好地认识神,这本身就是非常神圣的工作,所以,可以视为仅次于牧师的非常值得追求的工作。然后,教授科学的老师需要具整全的基督教正统世界观,也就是说学生所问的无论什么问题都可以在这一整套世界观当中得到适当 的回应。比如,学生问宇宙是如何产生的,老师不仅要回答大爆炸宇宙假说,还要让学生知道上帝为什么创造宇宙,以及人应该如何回应这样的创造。最后,基督徒老师必须具备专业的科学背景知识,包括对邻近学科的了解。这位老师必须自己有严格的科研素养,有实事求是的态度。这位老师也需要有广泛的阅读,可以将科学知识和日常生活联系起来,激发学生的兴趣。

作为一个研究天文热爱天文的基督徒,我就以天文作为了一个案例来研究如何更好地教导学生基督教天文学。之所以选择天文作为案例,是因为天文是一门非常具有实践性并且可以激发学生兴趣的科学。学生既可以在长大后成为一个天文爱好者,也可以进入科研领域,进一步研究天文。而且,天文让人可以非常直面上帝的创造,让人产生对上帝永能和神性的直观认识。所以,天文比其他学科更易于让人对上帝产生敬畏。基于中国基督徒有一种普遍要办基督教学校的倾向,我在这里就简单探讨一下基督教天文学的教学课程。这个课程是为基督教家庭学校或者基督教小学,中学设计的,目的不仅是教授相应的知识,而且是培养一批能够以基督教整全的世界观来回应将来世俗思想利用科学对信仰的质疑。所以,在这样的课程熏陶下的学生长大后应该普遍具有一种护教意识。这个课程包括小学4-6年级,初中三年和高中三年的天文授课大纲,仅供参考和探讨。

小学四到六年级

四年级课程

主题:认识星座

目的:让学生认识到星空和聖經的关系,并且将认识星空与认识聖經理的圣约联系起来

内容:根据 E. W. Bullinger的“The Witness of The Stars”和E. Walter Maunder的“The Astronomy of the Bible”所描述的星座和聖經故事的关系,让学生认识星座中这些记号是如何描述聖經中的圣约的。

方法:对全天88个星座中有关聖經的星座有个介绍,并介绍星座的简单来历。然后,将学生带到野外进行对星座的辩认并让学生回顾相应的聖經经文。这个过程需要指星笔和简单的星图。

参考书籍:“The Witness of The Stars”by E. W. Bullinger 和 “The Astronomy of the Bible” by E. Walter Maunder

课时:每周一课,一学年一共40个课时。每周平均四个星座,  并且隔周进行野外观测。

考试方式:在野外进行,让每个学生指出与聖經相关的一个星座(由老师指定),并讲述相关的聖經故事。

五年级课程

主题:认识太阳系

目的:让学生认识太阳,月亮,地球和其他六个行星的基本知识,并对上帝所创造的地球的独特性有所了解,并明白上帝给人的恩典。

内容:教导创世记中上帝创造太阳和月亮的目的,以及地球在太阳系中的独特性。介绍阳历和阴历的区别,观测太阳黑子以及其他行星的位相,视运动等。

方法:最好有一个模型来描述太阳,月亮和地球的运动关系,并描述日食和月食的发生过程。结合创世记第一章,对阳历和阴历有所阐释。在野外,介绍基本的望远镜操作,并由老师指导学生对太阳黑子和行星进行观测。

参考书籍:”Why the universe is the way it is”  by Hugh Ross及RTB的网站

课时:每周一课,一学年一共40个课时。每周一颗星,  并且在之后的一周对该星进行野外观测。

考试方式:在室内,让学生描述阴历,阳历的区别,及其和上帝创造太阳和月亮的目的有什么样的联系; 在野外,让学生对指定的行星用手动的望远镜进行观测,并指出位相或者土星环等特征。

六年级课程

主题:使用望远镜

目的:让学生学会使用并制作望远镜,学会找星,并了解不同望远镜的区别以及天文望远镜的发明者加利略的信仰,让学生对科学与信仰之争有一个初步的了解,并明白真科学和真信仰的统一性。

内容:天文望远镜的简单历史,折射,反射和折反的区别以及优劣,伽利略与天主教会的争论以及加利略对科学和信仰的看法,结合以上两学年的背景知识以及对地球自转和天球坐标的简单了解,用望远镜找到指定星座中的指定恒星。

方法:参考《伽利略的女儿:科学、信仰和爱的历史回忆》和《自伽利略之后:圣经与科学之纠葛》介绍伽利略的信仰。用赤道仪对极轴,用经纬盘和寻星镜找星,手动跟踪天体进行观测,并作简单的观测记录。收集制作望远镜的材料,在老师指导下进行望远镜制作。

参考书籍:《伽利略的女儿:科学、信仰和爱的历史回忆》,《自伽利略之后:圣经与科学之纠葛》

课时:每周一课,一学年一共40个课时。1-5周,介绍望远镜及其历史。6-10周,在野外教授用望远镜寻星。11-15周,介绍伽利略和祂的信仰。16-20,进一步介绍并使用有单轴和双轴跟踪的赤道仪并寻星。21-30周,自己制作一个小型望远镜,不带跟踪。30-40周,用这个望远镜进行手动寻星。

考试方式:室内,回答作为一个基督徒如何回应不信者提出的教会对伽利略逼迫以及教会反科学的问题;  野外,用自己制作的望远镜找星并比较望远镜的优劣。

初一课程

主题:认识其他恒星

目的:认识太阳系的独特性,以及地外行星和地球的区别,了解上帝创造太阳系的美意。

内容:1. 太阳的星等,类型,地球在太阳系中得位置独特性,其他行星对地球的保护,月球对地球的作用,太阳系元素的独特性,太阳系中小行星和彗星的作用,水的产生,太阳周围的星际环境如宇宙线等。2. 其他恒星的类型,及其周围产生可居住星球的可能性,地外行星的类型和可居住性。

方法:观测不同恒星的颜色,确定不同恒星的类型,观测太阳颜色,确定太阳类型。介绍地外行星的观测方法,尝试观测地外行星,利用网络资源介绍行星大气及元素丰度的测量等。观测方法:用望远镜手动观测不同的恒星亮度和颜色,有条件可以画一下赫罗图。由老师指导学生用自动望远镜对各类恒星,变星,超新星遗迹(如蟹状星云)以及各种星团和星云进行拍照,形成一幅完整的Messier星图。

参考书籍:”Why the universe is the way it is”  by Hugh Ross

课时:共40课时,理论和观测交替。

考试:室内:描述太阳的独特性;室外:观测一个球状星团,描述其中的各类恒星。

初二课程

主题:认识银河系

目的:了解银河系的独特性,知道地球在银河系中的位置对地球生命和人类文明进程的重要性以及上帝创造星系的目的。

内容:1 星系的分类,星系的演化,星系群和星系团的形成,简单宇宙学,活动星系核以及类星体的简明介绍。2.本星系群,银河系的位置,仙女星系和银河系的关系,银河系的独特性。3.观测银河系的盘面,仙女星系和大小麦哲伦星云以及一些著名的星系。

方法:以理论为主,观测为辅,介绍太阳在银河系中的位置,银河系在不同的神话中的描述,银河系在上帝创造次序中的重要性。太阳位置对天文观测的有利位置,太阳碰撞其他天体的可能性,太阳系遭受宇宙线辐射的强度。观测部分以老是带领学生为主,可以对银河系进行天文摄影,对某些天区重点摄影,比如尘埃或者星系核心等。对仙女星系和大小麦哲伦云摄影,对其他本性系群天体摄影,观测其中的新星以及和银河系不同的部分。

参考书籍:”Why the universe is the way it is”  by Hugh Ross

课时:共40课时,理论和观测交替。

考试方式:室内:说明银河系的独特性; 室外:观测并拍摄仙女星系并进行简单图像处理。

Portrait of Galileo

初三课程

主题:信仰与科学的历史

目的:让学生详细知道与天文相关的信仰与科学的争论,并提出解决方案。对 东西方天文学发展差异有所了解,并且学会使用古天文仪器观测天空,制定历法。

内容:哥白尼的理论和教会的反对,布鲁诺的理论和信仰问题,牛顿的信仰,开普勒的信仰以及拉普拉斯的無神論思想,介绍机械宇宙观和自然神论以及著名的“钟表匠”理论。了解浑天仪,日晷,漏壶,圭表,天体仪以及中國的天文学。并对李约瑟 问题进行解答。

方法:描述科学家的信仰及其偏差,以及该信仰在他们科研中的体现,并且介绍此种科学思想所产生的影响。将拉普拉斯的机械唯物主义和自然神论进行比较,并提出基于聖經的批判。介绍中西科学的差异,解释为何基督教信仰是生发现代科学的温床。带学生参观北京或者南京的古观象台,购买或者制作简单的古天文仪器进行观测,了解历法的制定。

课时:每两周理论和实践交替进行。

参考书籍:《科学的灵魂》,《中國科学技术史:天文卷》。

考试方式:室内:回答现代科学为何起源于西方基督教国家; 野外:用日晷观测太阳视运动并计时。

 

高一课程

主题:创世记

目的:明白上帝创世的目的,知道各种关于创世记前几章的解释并做出合理的判断。

内容:介绍关于创世记的各种解释,比如婴儿语言理论,24小时每天,诗体说等等。同时简单介绍古老地球论,年轻地球论和神导进化论有所了解。系统介绍天球坐标系,学会用自动赤道仪跟踪天体并进行天文摄影。

方法:利用RTB的网上”Creation and the Bible”课程进行对创始记的讲解和对不同理论的介绍。同时让学生学会基本的天文摄影,明白天体的不同测距和测龄的方法,比如三角视差,造父变星,球状星团等。有机会可以参观当地研究所对同位素测龄和地球岩石年龄有进一步了解。

参考书籍:“Science and Faith” by John Collins, “Three views of creation and faith” by Nelson, Newman and Van Till.

考试方式:室内:让学生回答如何回应有神导进化论倾向的基督徒的看法,从科学和神学方面回答。室外:选择一种测距方法,让学生借用基本的自动望远镜对相关天体进行测距或者测龄。

 

高二课程

主题:精细调节

目的:明白上帝所创造的宇宙的精妙以及对人类的意义,以及人如何回应上帝的恩典。

内容:明白基本的宇宙学精细常数及其意义,结合前面的课程了解上帝在各种宇宙学尺度(宇宙大尺度,星系团,星系,太阳系,地月系)进行的精心护理。观测宇宙大尺度结构,进行基本的巡天,验证宇宙学原理,明白暗物质,暗能量对宇宙演化的重要意义,了解CMB的原理和验证宇宙模型的重要意义。

方法:通过从宇宙到地球的不同尺度的精细调节的介绍明白上帝是如何地看顾人类。通过观测超星系遗迹介绍哈勃常数的测量,有条件可以用光谱仪进行不同星系的红移测量,可以自己进行基本巡天或者利用SDSS的数据对宇宙学原理进行验证,利用实验室的射电望远镜或者其他机构的望远镜,测量微波背景谱(只需测到大概的黑体谱温度即可)。

参考书籍:“Just six number” by Martin Rees, “Why the universe is the way it is” by Hugh Ross

考试方式: 室内:详细说明一种精细调节的参数或者结构或者历史; 室外:有条件的可以去天文台测量星系红移,没条件的可以分析SDSS或者CMB的数据验证宇宙学原理。

 

高三课程

主题:科学护教学

目的:了解不同的护教学,学会用假设检验的方法结合前设派和证据派的优势利用科学证据进行护教。

内容:介绍前设护教学,证据护教,假设检验,统计方法,贝叶斯分析及其圣经根据,人择原理,智慧设计,创造论模型。用计算机编程实现用精细调节的科学证据进行对多元宇宙和创造论模型的假设检验。

方法:用贝叶斯分析节后前设派和证据派的观点利用精细调节进行护教。步骤:1.处理科学证据,精细调节常数的类别和精度; 2. 提出不同的模型,包括人择原理,多元宇宙和创造论。 3. 对不同的模型用贝叶斯的方法进行检验。4 测试不同模型对模型参数范围的敏感度。5 做出合理的结论。

参考书籍:”More than a theory” by Hugh Ross, “Science and Evidence for Design in the Universe” by William A. Dembski, Michael J. Behe and Stephen C. Meyer, “An Essay towards solving a Problem in the Doctrine of Chances” by  Thomas Bayes; “The Mathematics of Changing Your Mind” by Sharon Bertsch McGrayne. 本人拙文《本于信以致于信的哲学原理》。

考试方式:室内:详细说明贝叶斯方法如何结合前设派和证据派; 室外:编程实现用精细调节常数检验多元宇宙和创造论模型。

 

aiming-telescope

护教自愿者实习:

主题: 利用天文野外观测进行护教实践

目的:学会以天文观测的方式帮助基督徒建立对上帝两种启示的关系的认识,并接着天文观测通过介绍宇宙学,银河系,太阳系,地球的精细调节传福音。

内容:讲解信仰和科学的关系,比如澄清历史上所谓教会迫害哥白尼,伽利略的理论,观测某些星系,恒星和太阳系内行星。介绍这些天体和银河系,太阳系的区别并介绍我们所在星球的独特性。

方法:接着伽利略和哥白尼入手,讲解科学和信仰的关系。观测仙女星系和银河系,介绍银河系的独特性; 观测某些拥有已知地外行星的恒星系统,说明太阳系的独特性;观测太阳系内行星,说明地球的独特性;观测月亮,说明月亮的独特性。进一步讲解宇宙的存在和人的生命的意义和目的,并讲解上帝的拯救和审判。这个过程需要一些望远镜,志愿者拥有具有天体摄影功能的自动望远镜,口径在200mm左右,参与者需要一些手动或半自动的望远镜,口径在100mm左右。

考试方法:室外:实地按照教课方式向非基督徒或者基督徒进行讲解和演示。

我对以上这些课程的设计非常宽泛,具体的方案需要进一步研究。但是,这个课程设计只是提供一个平台或者样板以供日益兴起的教会学校参考如何进行基督教科学教育,并培养将来的科学护教志愿者。其他学科也可以有同样类似的课程设计,比如物理可以将设计电路版作为实践,并结合物理与信仰的关系进行课程设计;生物可以以观察动物,植物以及生物学与信仰的关系进行课程设计。总之,我们可以借着这些课程让下一代和我们一起通过自然和圣经认识上帝的永能和神性,并通过圣经明白得救的道理。

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