目的因的回归

我们通常认为过去会影响未来,但是其实我们每天都在经历未来对过去的影响。如果一个小孩坚信只要努力学习就会考上好大学,然后找到一份高薪的工作。那么,他很有可能经过长期的努力奋斗,确实考上了好大学,也最终得到了一份高薪的工作。我们可以认为这个人童年时的信念导致了他的行为,进而产生了这样的结果。然而,我们也可以认为这个人的将来决定了他的过去,因为他对将来的规划和目的“导致”了他过去的努力。这其实就是亚理斯多德提出的四因说中的目的因。四因说提出了这个世界运动和变化的四种原因,质料因,形式因,动力因和目的因。比如一张饭桌的质料因是木头,形式因由一张饭桌的图纸所呈现,动力因是木匠,目的因是用餐。自然科学一般只研究了质料因和动力因,并不探讨形式因和目的因。形式因在某种意义上其实是信息,但是这种信息有点像计算机软件又像DNA里面的信息,它不是热力学信息,不是平衡态信息,而是功能性的信息,是为了实现某种目的和功能的信息。所以,形式因和目的因是紧密相关的。中世界神学巨擘托马斯阿奎纳认为,目的因是一切原因之冠,因为无形的物质(你可以认为是某种原子、分子等)只有通过形式(你可以认为是信息或者某种设计)才能被赋予“形体”,然而物质和形式,只有通过某种外在的动力因才能被结合在一起成为现实,而这个有了形式的物体是为了达成某种目的而存在,只有它的目的被达到,它才实现了它被造的价值。所以,目的因是众因之首。

然而,唯物主义认为这个世界是“偶然”形成的,不存在目的,每个人可以赋予自己人生的目的,这也是为什么这个时代缺乏理想的原因,因为没有所谓的宇宙性的普适性的目的存在。其实,自然科学并不必然要和唯物主义联姻,相反,现代科学的发展正在呼唤目的因的回归。在贝叶斯统计中,我们知道先验和后验,为了实现一个模型的参数推断,我们通常需要通过一些“随机过程”的算法来计算模型和数据的后验分布。这些随机过程看似随机,实则是为了探索整个模型的后验分布,达到某种后验概率的最大值。这就像一个军队为了寻找敌人,需要派遣所有的士兵根据敌人最有可能藏匿的地点去搜寻,但是这种搜寻最开始看似任意,但是最终却根据所搜集的线索慢慢收敛于某一个区域。同样,整个宇宙乃至物种的演化在某种意义上很可能是为了达成某种目的。宇宙的规律被精调到无与伦比的精度,比如宇宙学常数被精调到10的负120次方,才能够产生适合生命存在的宇宙。同样地球产生于银河系中年时期,处于银河系偏外围地带,并且在太阳系这样一个多个巨行星系统以及拥有70%的海洋都为生命的产生和繁衍预备了条件。然后,生命在地球诞生不久的几亿年时间里面就产生了,这个过程极其复杂,目前仍然无法在实验室里面实现。但是如果生命的产生和演化并非随机,而是像贝叶斯后验采样一样是统计性地为了达到最大后验或者达到某种目的,那么生命的产生就有足够大的概率,以至于可以在地球诞生之初就得以实现。同样,如果地球生命在过去50亿年的演化不是随机的,而是为了达到产生智能生命的目的,我们就不难解释为什么需要那么多的原始物种改造地球大气,那么多的物种灭绝成为化石和石油,小行星撞击地球导致了恐龙灭绝,使得哺乳动物可以取代爬行动物成为地球新的霸主,并最终在某个环境中诞生了会说话和使用工具的物种——人类。

宇宙学常数在宇宙演化中的决定性作用

这种目的因的回归同样可见于量子物理。无论是在杨氏干涉实验所揭示的波粒二象性还是在贝尔实验中揭示的量子纠缠,都表明量子世界要么是内秉的不确定的,要么是存在某种超距关联,这些解释往往要牺牲因果律的局域性,或者光速不变等以及量子态的真实性等物理学基本假设。然而,最近一批科学家开始探讨通过将来影响过去的颠倒的因果律来拯救量子世界局域性和真实性的基本假设(https://theconversation.com/quantum-mechanics-how-the-future-might-influence-the-past-199426)。如果两个纠缠的粒子将来被测量的自旋态会影响到他们现在正在纠缠时的态,那么就可以顺利成章地解释为什么它们相隔很远仍然在统计上保持关联。当然,这个理论仍然需要进一步解释如何避免时间旅行所带来的因果律矛盾,比如一个外孙是否可以写信给外祖母使得她不与外公结婚,如果成功他自己也不能存在。当然,如果我们考虑到量子力学中不能同时精确测量两个共轭的量,比如动量和位置,那么我们这个例子中的外祖母很可能读不到外孙的信,因此可以避免矛盾。

颠倒因果律的插画(https://theconversation.com/quantum-mechanics-how-the-future-might-influence-the-past-199426)

所以,无论是从整个宇宙的宏观演化和生命的产生还是从微观量子世界出发,我们都能看到古典哲学中的目的因很可能是解决这些领域谜题的钥匙。虽然美国著名天文学家卡尔-萨根不信人格化的上帝,但是他却坚信宇宙和人类的目的性,“The cosmos is within us. We are made of star-stuff. We are a way for the universe to know itself.”(宇宙在我们里面,我们由星尘所造,我们是宇宙认识它自己的一种方式。)这种看似泛神论的思想实质上是肯定了人类和宇宙存在的目的性。然而,哪怕这种经过科学包装后的人本主义也在这个时代失落了,我们已经无法感知这个宇宙的荣耀,美丽与目的。

卡尔-萨根

如果这个宇宙是有目的的,那么我们的人生就有了意义,这个意义就在于将人生的目的统一于宇宙性的目的。在萨根那里,人类被认为是宇宙自我实现的一种方式,但是这种世界观显然把目的因的问题抛给了人类自己,也就是说宇宙是以人为目的,那么人以什么为目的呢?人如果是以自我实现为目的,那么要实现什么样的自我呢?是希特勒的那种自我实现还是孔子的那种自我实现?所有这些问题是人类自身无法回答的,人类只有在宇宙之外寻找意义,宇宙不能赋予宇宙自己意义。同样,人类也不能赋予自己意义。因此,造物主上帝必需要告诉我们宇宙和人类存在的目的是什么,就像餐桌的制造者才能赋予餐桌被造的目的。上帝作为所有原因的原因,不是因果链条中的一环,所以祂不是缝隙中的上帝。上帝是因果关系得以成立的原因,祂托住了因果链条,所以祂是纵向而非横向的原因,是超越因果链的原因。这就好像你写了一个程序实现了贝叶斯后验取样,但是你本人并没有成为某个随机行走的过程,也没有直接参与到后验取样的过程中,因为你是整个程序的原因,而非程序的一部分。同样,我们说人工智能本质上是一种复杂模型的拟合过程,人工智能的随机性仍然是程序员所赋予的“特定的”随机性,是有目的的随机性。从这些统计工具中我们可以认识到上帝作为众因之因并非要取代这个宇宙本身的因果关系,而是要成全这个因果关系,并且达成祂赋予所有受造物的目的。

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)

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