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。

至尊戒引众戒,禁锢众戒黑暗中

当我被第一代恒星耀眼的光芒环绕的时候,突然看到一颗巨大的恒星爆炸,它所产生的巨大冲击波吹散了我周围所有的物质,并产生了超高能量的伽马射线和X射线,这是我第一次在宇宙中看到如此壮观的场面,也是在宇宙诞生以来第一次遇见如此高能的光子。这颗恒星爆炸后剩下了一个很小很小的黑暗区域,谁也不知道里面是什么。我仔细查看这个黑洞,发现在其周围有一个光圈,另外一些闯入黑洞内部的光子则被囚禁乃至被黑洞吞噬。此情此景让我惊叹不已。在我眼里如此耀眼的一颗巨星居然陨落为至极的黑暗,从光明的给予者沦为黑暗的掠夺者。然而,并非所有恒星都有此结局,下面就让我来讲讲不同恒星的结局吧。

宇宙第一代恒星的光辉是短暂的,因为它们核心区域的温度和密度极高,使得核聚变快速消耗掉大量的轻元素,最终核聚变所产生的辐射压无法抵抗恒星的引力压,导致恒星开始塌缩。塌缩过程中引力能转化为热能,强大的热压使得恒星膨胀为红巨星。对于一个太阳大小或者更小的恒星,它们的内核将消耗轻元素产生重元素,而当碳和氧在核心区大量产生的时候,核心区的温度不足以将这些稳定的元素聚变为其他更重的元素,于是核心区不能在引力作用下进一步塌缩。这样,这些恒星的外壳被剥离后剩下的内核所形成的天体就是所谓的“白矮星”,大概只有恒星原始质量的20%左右。这些白矮星不是通过核聚变所产生的辐射压乃是通过电子简并压抗衡引力,它们由于没有核聚变产生的辐射将慢慢变暗,直到不能被肉眼看见。电子简并压是基于量子力学的不确定性原理,即粒子的位置和动量不能同时被精确测量而产生的一种抗衡引力的斥力。当白矮星在引力作用下被挤压的时候,电子位置越来越确定,这样电子动量将越来越不确定,其对应的“海森堡”速度将贡献压力来抗衡引力,阻止白矮星的进一步塌缩。

银河系中心的X射线和红外图像以及由视界望远镜(EHT)用射电望远镜阵列拍摄的黑洞视界图像(右上)

更大质量的恒星的引力塌缩将导致更重元素的形成。当恒星核心区聚变形成了大量铁的时候,由于铁是最稳定的元素,无法聚变成为其他元素,铁核的温度将达到几千亿度。此时巨大的压力和温度将使得电子被挤压与质子结合为中子,这个过程所释放的巨大能量形成的冲击波将恒星外围物质迅速推开,形成了所谓的“超新星”爆发。冲击波对恒星外围物质的加速和加热到极高的温度,可以聚变产生大量的重元素和放射性元素,成为行星形成乃至生命繁衍的原料。对于中等质量的恒星,核心区的基于海森堡不确定性原理的中子简并压可以与引力抗衡,而形成中子星。而对于更大质量的恒星,中子简并压也不足与引力抗衡,进而塌缩为一个奇点。由于量子力学和广义相对论在此不再适用,谁也不知道奇点处发生了什么。但是人们可以确定的一点是奇点极高的引力场导致了其附近的光子也不能逃脱,这个光子不能逃逸的区域称为“视界”,这个视界以内的区域是完全黑暗的,没有任何光子可以逃逸,所以我们称这种天体为“黑洞”。

黑洞视界周围的光子圈

如果你仔细观察,你会发现黑洞视界周围有一圈发亮的光环,这些光环是在黑洞视界外围逃逸出来的来自黑洞吸积盘的光子所构成,正像一枚金色的燃烧着火焰的戒指。在星系中心的黑洞慢慢吸积更多的物质,成为大质量黑洞,它的视界直径可以达到几个光年。当星系与星系并合的时候,这些星系中心的黑洞也会并合,成为更大质量的超级黑洞。然而,黑洞并不会永存,因为根据量子力学能量和时间的不确定性原理,能量在短时间内并不守恒,会产生由正粒子和反粒子组成的虚粒子对。在黑洞视界周围的量子涨落产生的虚粒子对,如果有一个被黑洞俘获,另一个逃逸到黑洞之外,那个逃逸的粒子由于可被观测到而成为了实粒子拥有了正能量,那个被黑洞俘获的虚粒子因此有了负能量,使得黑洞能量减少。所以,最终不可一世的超级黑洞也会因为霍金辐射而蒸发消失。

《指环王》第一部封面

任何恒星都会经历死亡,然而有的恒星却堕入到彻底的黑暗。如同至尊魔戒的超级黑洞通过吞噬恒星来壮大自己,乃至统管周围小星系的中心黑洞,形成宇宙中巨大的黑暗力量。然而,这一切都将被霍金辐射所终结。正如宇宙诞生130多亿年后的一位人类作家所言:

“最后可怕的阴影,终究会消失。就连黑暗也会消失。崭新的一天将会来临。太阳也会散发更明亮的光芒。”——《指环王》

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。

约翰福音的创世与救赎叙事之一

最近看过很多基督徒学者的讲座和辩论(比如Veritas Forum),但总觉得大多数观点都是重复的,没有什么新意。而且在基督徒学者中,有一大半是偏向自由派的,保守的福音派学者算是少数。大多数基督徒学者整合信仰和科学的方式让它们井水不犯河水,大家和平共处。唯有少数像Hugh Ross以及其他Reasons To Believe机构里面的学者会以圣经的超验启示来引导并阐释当今自然科学的研究。作为一个基督徒学者,我们也许花了80%的时间在科研上,而只有10%的时间给家人和自己,而估计最多5%的时间用于祷告灵修。而在研究自然启示和特殊启示的时间和热情上,通常前者占据着绝对地位。这也就导致了在大多数基督徒学者的演说中,我们看到的是自然神论的影子,却看不到一个精通圣经和自然这两本书的优秀学者,虽然不乏像William Lane Craig这样两者兼通的学者。

所以,我最近觉得通过研读圣经直接倾听上帝的话语对基督徒知识分子而言可能是比听道看书更加重要的一种蒙恩之道。因为在这种个人式的研读中,我们有更多的和上帝的互动,也在和上帝的对话中更容易得着圣灵的光照。今天我翻看的圣经是约翰福音,这也是我最喜欢的一卷圣经,因为约翰对耶稣基督的描绘是如此的深邃和神秘,以至于将我带到神的圣殿瞻仰基督的荣美。也许大多数人最熟悉的就是约翰福音第一章第一节,“太初有道,道与神同在,道就是神。”,这话和创世记第一章第一节“起初,神创造天地”一样,充满了神圣的光辉,超越的含义。既然使徒约翰精通旧约,他在写这节经文的时候不可能不想到创世记第一章,而且很有可能他是有意为之。在我研读约翰福音的过程中,我更是发现了约翰福音第一到二章简直就是与创世记第一到二章的创世叙事对应的救赎叙事。

首先, 约翰福音1:4就把耶稣比喻成这个世界的光,而这正和创世记1:3“神 說 : 要 有 光 , 就 有 了 光 。”形成照应。而约1:5更是说“ 光 照 在 黑 暗 里 , 黑 暗 却 不 接 受 光 。”,这和创1:4,“神 看 光 是 好 的 , 就 把 光 暗 分 开 了 ”形成了更加鲜明的对照。将耶稣视为世界的光显然不是约翰自己的捏造,因为他是被圣灵感动写成这卷福音书。而耶稣自己更是将自己比喻成世界的光,“耶 稣 又 对 众 人 说 : 我 是 世 界 的 光 。 跟 从 我 的 , 就 不 在 黑 暗 里 走 , 必 要 得 着 生 命 的 光 。”(约8:12)而且,其他新约作者也将基督徒比喻为光明之子,比如帖5:5和路16:8。如此看来,基督是世界的光似乎是对创世记第一章光的被造的救赎性诠释,也就是说,约翰不仅仅是要把耶稣比喻为光,而也是要告诉我们光被造的目的乃是为了彰显基督的本性。基督救赎世界让我们明白创世记中光明胜过黑暗的真正含义。也许创世记的作者摩西和约翰福音的作者使徒约翰并没有考虑到这两本书之间超越的联系,但是默示圣经的上帝始终是在旧约埋下伏笔,在新约显明奥秘。既然,这两卷书的开头有如此丰富的联系,那么我们有理由期待它们的后续章节有着更加丰富的联系。

然后,约翰福音接下来讲到施洗约翰对基督的见证,说“这 人 来 , 为 要 作 见 证 , 就 是 为 光 作 见 证 , 叫 众 人 因 他 可 以 信 。”(约1:7)而创世记中第二章是关于天的被造,“神 就 造 出 空 气 , 将 空 气 以 下 的 水 、 空 气 以 上 的 水 分 开 了 。 事 就 这 样 成 了 。神 称 空 气 为 天”(创1:7-8)。我们接着在约1:26-27看到,“约 翰 回 答 说 : ‘我 是 用 水 施 洗 , 但 有 一 位 站 在 你 们 中 间 , 是 你 们 不 认 识 的 ,就 是 那 在 我 以 後 来 的 , 我 给 他 解 鞋 带 也 不 配 ’”。这样,正如空气或天空是为了分开天上的水和地上的水,同样,基督的来是为了区分人的洗和圣灵的洗,因为圣经多处将圣灵比喻为水(约7:38-39,可1:8)。也就是说,地上的水不能洁净人,不能使人得着生命,唯有圣灵可以洁净我们可以让我们得着生命。基督来的目的乃是区分世界的自我救赎之道和属天的救恩,让我们看到这个世界不能满足我们,属地的一切功德善行不能洁净我们,唯有圣灵的洗可以洁净我们。耶稣用圣灵施洗也可以在约1:33中看到。如此看来,创世记第一章中空气(或者天)将水分开的含义乃是为了表明两种洁净和救赎之道,人的或者神的,自救或者祂救。

约翰福音1:29-34接着说到施洗约翰给耶稣施洗。我们要把这段经文视为与创世的第三天对应,因为使徒约翰在一章28和29节明显区分了施洗约翰的两个阶段的对耶稣的见证。前面着重指出他不是基督,他是用地上的水施洗,而基督将要来用圣灵施洗。而1:29提到“次日”,表明在此施洗约翰对耶稣的见证进入下一个阶段,他用水给耶稣施洗,“如 今 我 来 用 水 施 洗 , 为 要 叫 他 显 明 给 以 色 列 人”(31节)。 当这个过程中,圣父与圣灵都见证耶稣是那要来的弥赛亚(或救世主),因为圣父引导施洗约翰让他知道耶稣是基督“只 是 那 差 我 来 用 水 施 洗 的 、 对 我 说 : ‘你 看 见 圣 灵 降 下 来 , 住 在 谁 的 身 上 , 谁 就 是 用 圣 灵 施 洗 的 。 ’”(33节)而圣灵则以鸽子的形式降到耶稣身上,见证祂就是基督。所以,耶稣说,“其 实 , 我 所 受 的 见 证 不 是 从 人 来 的 ”(约5:34),而是从神来的,因为“我 是 为 自 己 作 见 证 , 还 有 差 我 来 的 父 也 是 为 我 作 见 证”(约8:18)。那么这个和创世第三天有什么关联呢?创世记1章9节,“神 说 : 天 下 的 水 要 聚 在 一 处 , 使 旱 地 露 出 来 。 事 就 这 样 成 了 ”。这和耶稣受圣灵的洗之后正式开始祂的救赎事工不是惊人的相似吗?水聚在一处形成海的目的乃是为了露出旱地,使得“地 要 发 生 青 草 和 结 种 子 的 菜 蔬 , 并 结 果 子 的 树 木 , 各 从 其 类 , 果 子 都 包 着 核 。”(11节)于是,我们看到耶稣不仅仅是光,是天,也是地,整个天地如同圣殿,充满了救赎性含义,象征了基督的身体,因为“耶 稣 回 答 说 : 「 你 们 拆 毁 这 殿 , 我 三 日 内 要 再 建 立 起 来 。 」…但 耶 稣 这 话 是 以 他 的 身 体 为 殿 。”(2:19,21)

进一步说,天地乃是对基督的预表,乃是为基督而造,而非为人而造,人乃是为基督而造。基督来的目的乃是要洁净并救赎那些天父赐给祂的人,让他们成为自己的新妇,与三位一体的上帝进入那永恒的爱的团契。在接下来一篇博文中,我会进一步探讨创世4-6天和约翰福音1-2章的联系。

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