宇宙岂止是一台机器

宇宙岂止是一台机器

量子力学教父玻尔与爱因斯坦

“量子力学教父”尼尔斯·玻尔亦曾谈到过薛定谔方程。不过他的态度比较开明。玻尔认为：这套方程本身就是在试图描述许多“测不准”的事物，因此作为一个经验公式，只要方便、实用并且能够提供可靠数据就行。而物理学领域中，像薛定谔方程这样“方便实用”但是却根本没有物理学意义，甚至就连数学家都解不出来的方程还有一大堆。其中最富有人气的就是流体力学中著名的纳维—斯托克斯方程（Navier－Stokes Equations）以及量子场论的核心经验公式杨振宁—米尔斯方程组（Young－Mills Equations）。这两组方程式的共性就在于：它们都是理论物理学家根据实验数据所总结的纯经验公式；至于这两组公式究竟有什么理论含义，可爱的科学家根本就不在乎！甚至就连数学家都不保证这两组方程有解！在千禧年之夏，“终极超弦理论之父”爱德华·威滕曾经这样表示：

对自然科学的理解在历史上一直是数学灵感的一个重要来源。因此，在新世纪之初，物理学家用于描述自然定律的主要框架无法用数学处理，确实令人们感到十分沮丧。找到杨振宁—米尔斯方程组的通解在本质上将意味着人类真正理解了量子物理学的标准模型，这将成为21世纪的数学追赶上20世纪理论物理学的一座里程碑。

如今科学家所持有的这种双重标准对于所有“非科学的东西”都要求严格的理性推导，却明目张胆地在“自留地”里“搞特殊”。只要被纳入“正统科学”就是“掺杂着经验的理性”，而其余全部都是“无理性的经验主义”！也难怪同时具备宗教信徒和天文学大师双重身份的欧文·金格利什会发出最由衷的感慨：科学究竟可以掌握多少真理？(www.guayunfan.com)6．宇宙岂止是一台机器[1]

我一直都有兴趣探究科学本质的问题：科学如何描述物质的客观存在？科学是否描述物质的客观存在？科学可以掌握多少真理？科学所能够掌握的真理和其他信念，包括宗教信仰，又有什么关系？从我多年研究所得，科学确实可以帮助解答上述的问题。若要了解科学的本质，我们也可以从历史的角度探讨科学知识的累积和变化；因此缘故，今天我就科学的成长与发展进行深度的历史性探索。

已记不起从什么时候开始，我对天上的繁星着迷。父母说，我最初对星星产生兴趣是在爱荷华州的家乡。五岁那年，某个天气闷热的夜晚，母亲将床移到屋外睡觉，点点繁星便深深地吸引着我。后来，我在印第安纳州一所教会开办的学校里读书；我在那里自制了第一个天文望远镜。然而我修读了化学，因为这门学科似乎比神秘莫测的天文学对人类要实用得多。经过了一连串事件，在某个夏季，我有幸在哈佛大学观象台担任著名天文学家沙普利（Harlow Shapley）的私人助理；这次经历刺激起我对天体科学的浓厚兴趣。可是，我心里依旧在踌躇：究竟天文学是否适合作为一种职业？我的数学老师给了我意见：“要是你真想当天文学家，就该朝着这个目标进发！我们不应该让无神论者独占任何一门学科。”于是我申请了哈佛的天文学院，结果有幸被哈佛所录取。

我在哈佛发现了各种不同的宗教式观点，从最激进的无神论到基督教的“同道精神”，可谓一应俱全；大多数人则对宗教不感兴趣，虽然有时候也愿意从一个纯理念的层次认同我的信仰具备内在一致性。我努力读好数学、物理学和天体物理学，常常埋头苦读，有时也会缓步出去旁听地质学和古生物学，因这两门学科包含了进化论的内容，常常会对信仰造成冲击，而且这是以前的教会大学所没有的科目。我接触到一元神论（不信三位一体）、天主教会和基督教科学会的信徒，这些人都是我在重洗派里从未接触过的；我甚至还认识有一些人，竟然真心相信可以完全以对待机器一般去理解人类。我从这样的一个大熔炉里走了出来，渐渐对于科学与信仰建立起自己的标准，纵然尚未能完全理解。

在几年前，有一所人文学科大学邀请我在毕业典礼上致辞，使我有机会再度思考科学与信仰的问题。现在就让我和大家再次分享我当时所说的内容。首先我提到了一位我非常敬佩的人本主义科学家——已故的布诺斯基（Jacob Bronowski），我有几次机会和他相遇，每次都使我得到很大的激励。布诺斯基在其一篇文章当中指出，世人分为两大类：一类人认为人是机器，另一类拒绝去接受人是机器。“我有许多朋友如痴如醉地深爱数码电脑，”他写道，“当他们想到人类不是数码电脑时就伤心极了。”布诺斯基显然跟这一类人不同。

颇为意外的情况是：布诺斯基是科学家；而科学方法就是把万物视为机器，从原子直到天体，以至男人女人都一样。科学尝试从自然现象——不论是苹果坠地、彗星的轨迹、绿叶子的光合作用，或是艾滋病毒如何破坏免疫系统——发现自然的规律。科学家试图为重复发生的自然事件寻求解释，把复杂现象看为许多简单机器的精致组合，就像发条装置或是电脑一样机械地运转工作，受制于自然界的规律——任何思想或信念若不能实际配合其理论，便会弃之不理。这种态度难免叫兴致勃勃的旁观者气馁。据说有一次，著名法国天文学家拉普拉斯拜访拿破仑。当时拉普拉斯发展出一套称为“星云说”的理论，描述太阳系如何从一团尘埃和气体组成的云团逐渐形成。皇帝问拉普拉斯，上帝在哪里？天文学家回答说：我不需要这样的假设！这句话往往被人视为傲慢的无神论精神，事实上拉普拉斯只是表明他作为科学家的本分。科学家的目标就是以一种自然的机械化的方法去阐释周围的世界，而拉普拉斯正是采用这种方法去描述太阳和行星的产生。不管我们对于终极存在抱有何种信念，我们是科学家，就自然是理性的机械论者：本人身为天文学家，就必须从机械学的观点看待太阳系形成；倘若我是古生物学家，就会从进化的角度阐释化石历史；假如我是神经生物学家，就会将脑袋降格为一个纯粹按既定规律照章办事的电化学系统。严格来说，这些只是帮助分析的模式，旨在提供实用途径，方便人们处理数据。虽然科学家的表现与言谈，往往反映出他们好像绝对信赖这种模式，但是在不得已之时，绝大多数科学家都会承认，他们的模式仅仅是一套假定的系统而已。

如今美国流行机械论解释的科学，这套科学不曾明确地承认神的杰出工作，以至许多美国人感到威胁。科学的本质不涉及到上帝，但这并不是说科学否定神的存在，或必然以无神论作为基础。其意思只是说，科学试图解答宇宙中“如何”的问题——星系如何形成、血红素如何组建、生命如何诞生等等。科学完全不会提及宇宙由“谁”设计创造。诗篇作者曾说：“诸天述说神之荣耀。”我相信在许多方面，这话既真确又奇妙——圣经中这个有力的信息告诉我们，宇宙是神灵亲手设计并创造的，但是这与机械化的科学解释并不能相提并论。暂且不谈机械化取向的好与坏，我们知道这套科学方法确实能十分有效地阐释事物运作。科学家可以借助于这些解释预测宇宙现象，发现许多意想不到的新特征。

有些人不满意这种科学方法，认为它不完整，他们想把较宏阔的哲学架构放进生物学课本，对于这种想法我能够体谅。但是如果这些人以为只要拿出《创世记》开篇的几章就能取代科学解释，阐述生命形成与其成长的过程，就大错特错了。而本人在科学界的许多朋友只接受科学的解释，以为这就是一切，他们也同样犯了错误。天文学家萨根主持有关宇宙的电视节目，开头便宣扬道：“宇宙就是一切，自古至今，悠长而永恒，始终如一。”这可以看成一个坚定的信仰宣言：不是相信上帝，而是笃信无神！当我对该节目的副监制说这番话时，他回答说：“真的吗？我们用这个作开头，只因为听起来很有诗意。”不管它诗意不诗意，萨根努力要说服人的就是归根结底我们都只是机器；他对妻子的爱最终也可理解为纯粹的电磁脉冲和化学反应。我信的跟他不同。我像布诺斯基一样不愿意相信人是机器，我认为宇宙有超然的特质、远超出科学的范畴。这些特质跟我们的科学同样真实。这是一种颇为玄虚而抽象的表达，意思是宇宙不纯粹是无意义的机械运作。

当我们试图构建一个完全机械化的宇宙时，我们的科学解释似乎总会遇上某些限制。在20世纪20年代，当物理学家愈深入探索微观世界，他们就愈发觉要建立一套完整体系来描述宇宙规律几乎是不可能的，因为其必须面对一个障碍：海森堡测不准原理。要明白该原理的一个方法，就是想像我们如何才能够确定一颗细小原子的位置以及运动。要看见原子，我们得用光照射，但是光线本身也会影响原子的位置；越要精确定位，就越会改变原子的速度。最终的结论是：在某种基础之上，宇宙细微结构根本无法确定；不可能完全准确地同时测定某粒子的位置以及活动。一定会有人反驳说：测不准原理并没有使宇宙的机械性消减，不过使我们以更精确之观点去看待机械。本人则认为，测不准原理与所谓自由意志是相辅相成、互相补足的；正如脑部化学现象对萨根来说构成了爱情的基础，从心理学和神学角度理解的自由意志，跟“内在机械运作”亦是同样重要和真实。海森堡本人显然已经接受诸如相辅相成的观点。换句话说，从深层次来看，测不准原理显示人类的本质动力是无法测度的，因此容许自由意志发挥。

差不多二十年前，海森堡曾在哈佛大学公开演讲。讨论环节里，有一名研究生曾问他是否想过他的测不准原理跟自由意志的关系。当时在座的其他物理系学生发出一片嘘声，在崇尚实证主义的环境下，这些学生不满意有人拿严谨的科学说教。而海森堡也没好意思回答那问题。不过后来有一次，海森堡同事魏茨克（Carl Friedrich von Weizscker）来访，我们有机会和这位比海森堡更年轻的学者私下交谈。我的学生再次提出了问题：海森堡在研究测不准原理时是否想过自由意志？魏茨克答道：“当然了！他经常在思考这个问题。”

科学家始终未能解答自由与决定论的哲学难题，但是我们在本身的科学架构里得出了结论：就是任何事件也不可能绝对肯定地预测出来。我们不可以说某件事绝对不会发生，只能说其可能性极低。举例说，科学不能排除神迹的可能性，甚至按照科学解释也不行。身为科学家，我虽然知道机械化架构的根基有缺陷，但是我仍然在这个架构内从事研究，因为这套科学系统对于提供预测和解释确实很成功，很有效。另外将自己看成经历了四十多亿年进化的机械性产品也有些益处，因为我可以了解更多。另一方面，我既身为人类，理应相信这些都不是终极答案。我不但应相信人不仅是机器，还应宣告这条理念。

对我来说，《创世记》第一章最重要的地方不是创造过程的神话速写，描述神如何站在宇宙之外，也置身于宇宙之内进行伟大的创造。《创世记》第一章最重要的是第27节的宣告：上帝按照自己的形象创造人类！而这才是创造的精髓。《圣经》在同一句里便重复地讲述这个概念，可见其重要性：“神就照着自己的形象造人，照着本身的形象造男造女。”《圣经》并不着意描写上帝与这个宇宙的关系，却用了很多篇幅描绘神与人类属神特质的关系。简而言之，《圣经》要表明神不仅是创造者和设计者，在我们每个人身体里面同时都有属于神的特质：自我的意识、创造力和良心。

意识，尤其是自我的意识，是份叫人惊讶的奇妙礼物，它使我们跟其他一切受造之物区别开来。人能掌握时间观念，知道自己在时间中的位置，又明白其周围生命的有限性，而这些都是人类所独有的能力。本世纪最伟大的遗传学家提奥多西乌斯·多布赞斯基先生（Theodosius Dobzhansky）曾经指出：世上再无其他物种，能够在物竞天择中像人类这样进化出来。

创造力是某种使我们超越机器的神性特质，不论是伟大的音乐或文学或哲学或科学，本身所蕴含奇妙而无法解释的内涵就是创造力。我们固然可以设计一个有助人们充分发挥各自创意的环境，但是若要给创造力提供圆满的机械论解释，根本是不可能的事。

良心，就是分辨是非的能力。在本人看来，这是神赐予的一种属性，它使我们有别于几百万年前在非洲拉托利（Laetoli）平原留下的足印——现已成为化石。宗教经典记载的人类堕落，就是描述当人类懂得分辨善恶以后，如何为其选择承担后果。

在一次校园演讲当中，我讨论到人类按照神形象被造的那一节经文，其后有两位属于文鲜明统一教会的会友前来找我，他们总体来说很喜欢我的演讲，但是认为我错误理解了《创世记》1:27那段经文。他们说《创世记》第一章最重要的是第28节：“神又对他们说：‘要生养众多，遍满地面，治理此处。’”本人并不同意这种观点。我所说的创造力，不是指繁殖力。当你祖父母大约在1900年出生时，那时世界人口约是15亿。在过去17年间，世界人口增长的数目已相当于1900年全世界的人口。过度拥挤对于地球生物圈构成严重的压力，最明显的问题就是废物处理，化石燃料耗尽，臭氧层破坏，酸雨，水源枯竭或水质污染，大量使用农药和化肥所导致的土壤贫瘠等等。今天年轻人所面临的诸多挑战，就是如何善用神所赐予的意识、创造力和良心，应付这些棘手的难题。

科学家能洞悉天体的奥秘就是凭借创造力。爱丁顿在1920年写道：“倘若是天体确实能够自由地动用本身拥有的亚原子能量，不断燃烧，散发出强大热能，那么我们距离梦想实现的日子似乎又更近了一点；我们的梦想就是能够自由支配这种潜在动力以造福人类。”或许铀裂变和氢聚变可以提供有效答案，解决当前一些紧迫的全球性问题。但是让我们再回到1920年，爱丁顿的这番话尚未说完，他在这段话后面还补充了叫人不寒而栗的词句：“那么我们距离梦想实现的日子似乎又更近了一点；我们的梦想就是盼望能够自由支配这种潜在动力以造福人类——或带来人类的自我毁灭。”

你确实是机器，受制于遗传因素和环境印刻等作用，没有能力改变这世界的许多严重问题；但你又不仅是机器，你有神所赋予的意识、创造力和良心。你不是纯粹依循预定的路线，机械化地向前推进，而完全无法改变命运。我祈愿你能善用科学，并运用神所赐的创造力和良心，引导我们的世界远离目前这条自毁之路。

最后，让我引述尼布尔（Reinhold Niebuhr）的名句作结：“愿神赐我恩典，能够泰然接受不可改变之事；赐我勇气，去改变当变之事；并赐我智慧，能够分辨二者。”