基督教福音连载29- 宇宙的起源-游子吟

张自渊 · 发表于 2006-9-1 12:50

　　虽然起源问题无法直接用科学的方法重演，但科学家们仍在观察、推理的基础上对宇宙的起源提出各种假说。现在，大爆炸论被广泛地接受。

宇宙不是永恒的

　　十九世纪三十年代初期，德国医生奥伯斯（Olbers）从一个简单的观察中提出宇宙不是处于衡定状态的假说。大家都知道星与星之间的夜空是完全黑暗无光的。奥伯斯首先想到，这说明宇宙中星球的数目是有限的，不能使宇宙的每个角落都发光。其次他假设，由于星球之间的万有引力，星球之间的距离会越来越小；或者由于什么尚不清楚的原因，万有引力会被抵消，使星球间的距离不断加大，即宇宙可能在膨胀。但这种假说未引起当时科学界的注意。

　　本世纪二十年代，美国天文学家观察到了红移现象（red shift）。他们发现距地球很远的星球或星系射到地球的光比离地球近的星的星光弱而且较偏红色，即偏向可见光中的长波光谱。在声学上有一种现象叫做都普勒转移（Doppler Shift）：当一个运动物体接近我们时，我们收到的它的声波频率偏高；当它远离我们而去时，我们收到的它的声波则偏向低频。一个最常见的例子是，当火车驶进站时，站在月台上的人听到它的鸣笛十分高亢；当它离站驶去时，笛声则变得低沉。因此天文学家们把红移现象解释为：远处射出红光的星球正在以高速度远离地球。

　　几年后，爱因斯坦于一九一七年发表了著名的普遍相对论，震动了科学界。一些科学家发现相对论的公式包含有宇宙不恒定的结论。但爱因斯坦不同意此见解，他当时以为自己的计算有误差，于是在方程式中又加进一个常数，以抵消宇宙有不断澎涨或收缩的可能性。

　　一九三一年，美国天文学家哈博（Edwin Hubble）用当代最大的二百寸天文望远镜惊奇地发现在银河系外还有千千万万个天河系，而且这些天河系明显地不断迅速向外扩张。在事实面前，爱因斯坦承认他在相对论公式中所加的宇宙常数是他一生中最大的失误。尽管他感到有些刺激，并认为不尽合理，仍勉强地接受了“宇宙有个原始的必须性”的假说。由于理论和观察都提供了充分的证据，此后科学界再不怀疑宇宙确实是在膨胀了。

大爆炸理论的确立

　　基于宇宙在不断澎涨的事实，早在四十年代，旅美俄裔物理学家伽莫（George Gamow）等科学家就预测说，只有一个从近於无限高温迅速冷却的宇宙，才能合理解释质子和中子的融合，以致产生今天这个含73%的氢、24%的氦、和3%的重元素的宇宙；如果宇宙是由大爆炸产生的，在整个宇宙都可以测量到绝对温度-273oC以上约五度的微光3 。只是，他们的预测并未引起应有的重视。当时，一般实验室没有足够精密的仪器在如此低温下来侦测这种微波。

　　一九六四年，美国电讯公司的贝尔（Bell）研究所的两位科学家彭兹雅（Arno Penzias）和威尔逊（Robert Wilson）用一种敏感的天线装置测量银河系的电波时，记录到很多杂音。他们一直以为天线有毛病。但天线经过彻底检查、确保无误后，这些杂音仍然存在，而且从各个方向测量的结果完全一样。这种杂音的强度所代表的温度是-270oC左右。

　　与此同时，以狄克（R. Dicke）为首的美国普林斯顿大学的一群物理学家也在寻找太空微波。他们理论计算的结果是，如果宇宙是由大爆炸而来，其遗留的爆炸微波所代表的温度应是-263oC左右。有趣的是，这两个研究小组并不相通，而且他们都不知道伽莫等人在1948 年所作的计算。一个偶然的机会，他们得知了彼此的研究情况，并认为彭兹雅和威尔逊接收到的杂音正是大爆炸后余留至今的微波幅射！当他们的研究结果在天文物理学报上发表后，引起强烈震动。其他科学家随后所从事的观测和计算，也完全一样。由于这一震惊世界的发现，彭兹雅等获得1978年诺贝尔奖。美国太空总署发布的宇宙背景探测卫星(COBE)在大气层以上测得的数据表明，宇宙是一个完全的幅射体，与大爆炸论相符。

　　此外，根据大爆炸理论，宇宙中最先形成的元素是原子量小于7的元素，主要是氢和氦。氢和氦在宇宙中的比例的理论推算与现今在宇宙中测定的是吻合的。二十年来，物理学家用核子加速器研究不同核子、粒子高速碰撞的结果，用以推测宇宙形成过程中不同核子的比例，其推测结果也与今天实际观测的比例一致。

　　大爆炸理论是否符合客观实际，需要进一步被检验；宇宙是否有百亿年的历史，也值得商榷；该理论在细节上也存在不少问题。但因它合理地解释了宇宙的膨胀，找到了大爆炸的直接证据；加之，按此理论推算的结论和在加速器中得到的数据，大都与在宇宙中观测的实际情况相符。因此，大爆炸理论已成为现今被广泛接受的理论。

大爆炸理论的超然性质

　　大爆炸理论的观点、推论和实际观测结果中，包含了许多奇特、不可思议和超越自然律的部分。对此，梁斐生博士在《真金不怕洪炉火》一书中有详尽论述。我这里只简要地举出几点。

　　第一，现在多数宇宙学家都认为，在大爆炸之前，只有虚无，连时间和空间也没有。可是，如果什么都没有，爆炸怎么会发生呢？而且，宇宙这种“无中生有”的起源是与热力学第一定律不相符的。

　　第二，前面提到，当一个过程处于初始阶段时，冷热不均衡，熵謝x艿停缓罄淙惹饔诰龋刂挡欢显龈摺５⒐煳难Ъ遗砺匏梗≧oger Penrose）却提醒人们，原始爆炸的火球原是处于热膨胀平衡状态，具有极高的熵值。这又与热力学第二定律尖锐地对立。

　　第三，根据宇宙新膨胀论，在大爆炸发生后的10-23 (10的-23次方)秒的一瞬间，宇宙膨胀了10倍，其膨胀速度可高达1031米/秒远远地超越了相对论中的光速极限(3x109米/秒)。

　　第四，现在大多数学者对大爆炸后10-35(10的-23次方)秒以后的过程已有不少共识，但对大爆炸后10-35 秒之内的情况却根本无法窥测。因为在这段时间内，温度极高，可达1032℃，一切自然律都失去了功效。换句话说，宇宙是在超自然的状况中产生的。

　　另外，我们一般人都会认为，如此剧烈的大爆炸的结果，一定是杂乱无章的，就象炸弹的爆炸一样。然而实际情况却大出人的预料。美国太空总署为侦测大爆炸遗留的背景微波幅射而特别发射的卫星于一九八九年十一月升空后两年内收集到的资料表明，宇宙每一个方向的背景温度几乎完全一致，只相差万分之一凯尔温度！到一九九二年，科学家从该卫星收集到的几亿个测量数据中发现，它们只相差万分之三度！也就是说，大爆炸所产生的微波细浪是出奇地均匀、平滑！这是大大超乎人们的想像的。更奇妙的是，正是从这极微小的不均匀中，各种元素、星云、星系得以产生，形成今日的宇宙！

　　加拿大天文学家Hugh Ross指出：科学家们发现，为在宇宙中形成生命所需的必须物质，宇宙中的很多特徵一定要被精细微调。他在书中列举了人们已发现的二十五种特徵。这些特徵之精确，使人瞠目。比如，宇宙的膨胀率不能与现今的膨胀率相差1055(10的55次方)分之一！又比如，宇宙中电子与质子数目相等的精确度的误差是1037(10的37次方)分之一，否则宇宙的电磁力就将克服各种引力，使星体不能形成。1037(10的37次方)分之一是什么概念呢？Hugh Ross有一个形像的比喻。把十亿个北美洲大小的面积铺上硬币，从地球一直铺到月亮那么高，其硬币的总数就约为1037 。把其中一个硬币涂上红漆後，再混到硬币堆里去。在这个堆里找到这枚红漆硬币的可能性就是1037 (10的37次方)分之一！随著对宇宙精妙的不断认识，科学家们不能不面对宇宙的创造者。“某人精调大自然”、“超智慧”、“耍弄”、“无可抗拒的设计”、“上帝的手”、“最终的目的”、“ 上帝的思想”、“优美的秩序”、“非常精密的平衡”、“超然聪颖”、“超自然结构“、 “超自然机制”、“合身裁剪”、“超然存在者”、“神工斧凿”等等，已成为天文学家们描述这位造物主的常用语4。宇宙必有一个开始，一个超越自然律的开始。这个结论与进化的模式无法协调，却与神创造宇宙的创造模式完全吻合。

宇宙的起源和科学家的信仰

　　笔者过去以为，并相信现在很多学生、学者仍然以为，科学研究的结果是最客观、可靠的，因为科学家是不偏不倚、完全公允地从实验、观测数据中得出结论的。可惜，事实并非如此。这里姑且不论那些不时被曝光的伪造实验数据的丑闻。对一般科学家而言，由于世界观和信仰不同，在科学研究中总会有意无意地、或多或少地重视或偏爱自己所预期的结果，会接受和坚持那些证据并不十分充分、但符合自己世界观和信仰的假说或理论。真正要做到客观、公正，敢于在真实面前修正自己的观点是相当不容易的。这在宇宙起源的研究中也看得很清楚。

　　不少受人文主义影响的科学家坚持宇宙永恒、自然演化的无神论观点。在红移现象被发现、推测宇宙在不断膨胀的假说提出后不久，爱因斯坦推出相对论。当别人指出相对的公式中含有宇宙膨胀结论时，爱因斯坦不接受，以为自己的计算有误，所以特引进一个宇宙常数以消除宇宙膨胀或收缩的可能性。虽然现在有些科学家认为，作为一种反重力的因素，爱因斯坦的这个宇宙常数是可能存在的（参见《Reason’s to Believe》,Third Quarter/1999, Vol/l No/3, P. 3），但当年爱因斯坦加上这一宇宙常数，并非出于科学的洞见，而是信仰的支配。因为他不愿意相信宇宙有个开始。所以，在他公开承认失误，接受了宇宙在膨胀、宇宙必有个开始后，心里仍感到别扭。他在和朋友的通信中说：“宇宙膨胀之说，对我有点刺激。”“承认这些证据的可能性，似乎不合理。”不过，这位科学巨匠是值得钦佩的，他毕竟有承认错误的勇气。

　　宇宙膨胀获得充分证据后，伽莫等科学家早在本世纪四十年代就提出大爆炸论的假说，但不受科学界青睐。一九四八年三位英国天文物理学家邦迪(Herman Bondi)、高特(Thomas Gold)、和荷尔(Fred Hoyle)提出宇宙衡态论（Steady State），认为宇宙虽在膨胀，但宇宙可以从一个尚不知晓的地方不断产生新物质（可能是氢），以填补宇宙膨胀後留下的空间，使宇宙的平均密度保持不变。此假说并无充分的事实依据，但因它既能解释宇宙的膨胀这个事实，又表明宇宙不需要有个开始，因此立即获得科学界的广泛支持。可见，世界观有时比事实更重要。

　　现在，大爆炸理论已站住脚跟，衡态论已失去优势。但仍有科学家不愿接受宇宙有个开始的结论。于是又有人提出一种新的假说：循环论（Oscillating Theory）。这个假说承认宇宙是由大爆炸而来，宇宙在膨胀之中；但由于万有引力，有一天宇宙不再膨胀，进而开始收缩，密度和温度不断增高后，复变成原始火球，于是又发生大爆炸。如此膨胀、收缩，周而复始，所以宇宙仍然不需要有开始。循环论也并没有什么事实根据。李志航博士在《科学对基督教的挑战》一书中指出，循环论面对两大难题。第一，除非宇宙的物质再增加十倍，否则没有足够的万有引力可以阻止宇宙的膨胀。第二，根据物理学和热力学的理论计算，如果宇宙真有不断膨胀收缩的周期，每一周期中光子对核子的比例会越来越大；如果宇宙无尽地膨胀--收缩循环，今天光子对核子的比例应是无限大，但这显然与事实不符。

　　当然，也确有不少科学家在研究宇宙起源中进一步认识了神。因发现大爆炸余留的微波幅射而获得诺贝尔奖的彭兹雅（Penzias）就公开表示，《圣经》的记载和当前天文学的最佳科学佐证不谋而合。当美国著名的Lawrence Berkeley实验室的科学家于1992年发现大爆炸遗留的微波幅射是那样均匀雅致，那样精美绝伦时，他们说这好象是亲眼看到了神一样！如第五章所述，戴维斯(Paul Davies)、荷尔(Fred Hoyle)等科学家的无神论世界观正在改变之中。神一直藉著《圣经》和大自然向人们启示他自己。凡真诚寻求真理的科学家都能认识他。

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注释
1. 李志航著。《科学对基督教的挑战》。台北：雅歌出版社，1993。

2. 梁裴生著。《真金不怕洪炉火》。加拿大：福音证主协会，1997。

3. Hugh Ross著，《混沌初开》，李伯基译 ( 美国：中信出版社，1998)，页20-21。

4. 同3，页124-140。

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