多重宇宙论与创造论

多重宇宙论与创造论黄启新科学家在最近几十年发现我们的宇宙充满着各种为生命的存在而设的精细微调（fine-tuning）。例如电磁力常数和引力常数的比例只要增加或减少1040分之一，又或者电子的数目比质子的数目多或少1037分之一，生命就不会出现1。这些宇宙微调的发现令人不其然地联想起一位超自然的造物主。有些无神论者为了回避造物主创造宇宙的可能性，提出以「多重宇宙」（multiverse）去解释这些目前科学无法解释的宇宙微调。所谓「多重宇宙」（或称为「平行宇宙」（paralleluniverses）2），是一种认为在我们的宇宙外存在着其他宇宙的假说。他们的论点是：如果有众多（甚至无限多）的平行宇宙存在，为生命存在而设的宇宙微调就可以轻易解释。因为即使绝大部份平行宇宙的特性及环境不适合生命居住，只要有足够多数目的宇宙存在的话，总有一个适合生命居住。而根据「弱人本原理」（WeakAnthropicPrinciple），我们的宇宙必须看似为生命而设，否则我们就不会有机会在这个宇宙中观测它。究竟多重宇宙是否存在？可否被证明？而多重宇宙对创造论又有什么影响？要解答以上问题，我们必须首先了解多重宇宙论的定义和含意，因为「多重宇宙」一词有很多不同的意思。宇宙学家铁马克（MaxTegmark）把多重宇宙分为四个级别（Level）3。多重宇宙的类别第一级多重宇宙（LevelIMultiverse）第一级多重宇宙是指因为距离我们太远，以致我们不能观测到的空间。现时我们能够观测最远的距离为4×1026公尺（或420亿光年）以外的地方—这是光在大爆炸（BigBang）发生后至今所通过的距离。因此我们的宇宙就好像一个半径420亿光年的「区域」。第一级多重宇宙是指宇宙里其他我们不能观测的区域，每一个第一级平行宇宙都好像我们的宇宙，并拥有相同的物理定律和物理常数，不同的只是在各平行宇宙里的物质分布。（图一）图一：第一级多重宇宙第一级多重宇宙其实是一个误称，因为严格来说，所有第一级平行宇宙只不过是同一个宇宙的一部分。现时被广泛接纳的「大爆炸理论」（BigBangTheory）亦支持第一级多重宇宙的存在。根据大爆炸理论，宇宙诞生后10-36秒至10-33到10-32之间曾经发生过「暴胀」（inflation）。在这段期间，宇宙空间经历了超光速膨胀4，并膨胀了至少1078倍。正因为宇宙暴胀的关系，原本在大爆炸初期可以互相观测的区域，在暴胀后完全被分隔起来，形成不同的第一级平行宇宙。5第二级多重宇宙（LevelIIMultiverse）有些宇宙学家进一步推测除了我们的宇宙外，还有很多拥有不同物理定律和物理常数的宇宙。例如根据宇宙学家林德（AndreiLinde）的「混乱暴涨理论」（ChaoticInflationTheory），因为某些「纯量场」（scalarfield）的量子起伏而令不同的宇宙好像气泡般自我生成，并通过暴涨形成平行宇宙（子宇宙），我们的宇宙只不过是这些平行宇宙的其中一个而已（图二）。这些平行宇宙之间原则上完全不可能互相沟通或观测。图二：第二级多重宇宙根据弦论（StringTheory），这些平行宇宙可以有十分不同的物理定律，不同的物理常数，不同的物质，甚至不同时空维数。所有被允许的局部物理定律被称为「弦论景观」（StringTheoryLandscape）。有弦论家估计在弦论景观里可能有10500个不同的可能的环境6。例如威令根（AlexanderVilenkin）等支持第二级多重宇宙的宇宙学家一般相信有无限多的平行宇宙存在，同时亦有无限多像地球的行星存在，甚至有无限多的你和我存在。在这个平行宇宙的「你」可能正在看这篇文章，但在其他平行宇宙的「你」可能正在看电视又或者在睡觉。第三级多重宇宙（LevelIIIMultiverse）量子力学（QuantumMechanics）在过去一个世纪精确地描述在微观世界里基本粒子之间的相互作用，并准确无误地通过每一个实验的考验。例如根据量子电动力学（QuantumElectrodynamics）所计算出电子的异常磁偶极矩（anomalousmagneticdipolemoment）与实验的结果吻合到一亿份之一。可是量子力学的问题在于其解释。哥本哈根解释（Copenhageninterpretation）是量子力学中最被广泛接纳的一种解释。根据哥本哈根解释，一个量子系统（例如一个原子）的量子态可以用波函数（wavefunction）来完全地表述。然而根据海森堡的不确定性原理（Heisenberg'sUncertaintyPrinciple），一个粒子的位置和动量无法同时被确定，因此量子系统只能用机率来描述，而机率就是波函数的绝对值平方。在「薛定谔的猫」（Schrödinger'scat）的思想实验中，有一只猫被放入一个有一粒放射性原子核和毒气装置的封闭的箱子里。假设放射性原子核在时间T里有50％的可能性发生衰变。如果发生衰变的话，它会发射出一个粒子，并触发装置放出毒气把猫杀死。根据哥本哈根解释，在未打箱子开进行观察前，原子核处于未衰变和已衰变的叠加态（superpositionstate）。换句话说，原子核的波函数Ψ在时间t=T的时候可以写成：|ψ=(|未衰变+|已衰变)/√2而猫的波函数在时间t=T则可以写成：|ψ=(|活猫+|死猫)/√2亦即是说那只猫处于「又生又死」的状态。可是一旦观察者打开箱子观察猫是生还是死的时候，波函数便会立刻坍塌，而观察者只会观察到「生猫」或是「死猫」两个状态其中之一，而非「又生又死」。艾弗雷特三世（HughEverettIII）于1957年提出了另一个所谓「多世界解释」（Many-WorldsInterpretation）。根据多世界解释，测量带来的并非波函数的坍缩，而是宇宙的「分裂」。因此在「薛定谔的猫」的思想实验中，猫并非处于一种「又活又死」的状态，而是我们的宇宙分裂成了两个：其中一个宇宙的猫是活的，而另一个宇宙的猫是死的（见下图）。图三Schrödinger'sCat,manyworldsinterpretation,withuniversebranching©2009Dc987,usedunderaCreativeCommonsAttribution-ShareAlikelicense:再举一个更简单的例子：一天早上某人的闹钟响了，他有两个选择：他可以起床准时上班；亦可以把闹钟关掉然后继续睡觉。这时宇宙分裂成了两个：在其中一个宇宙里他决定起床上班；而在另外一个宇宙里他决定继续睡觉。在他决定起床上班的宇宙里他又面对两个选择：他可以选择吃早餐，又或者不吃早餐直接上班。于是这时宇宙又分裂成了两个：在其中一个宇宙里他吃早餐；而在另外一个宇宙里他不吃早餐。我们的宇宙就是这样不断地分裂成无数的平行宇宙，这就是所谓的「第三级多重宇宙」。如果你认为第三级多重宇宙十分不合常理甚至疯狂，你的想法是正常的。第四级多重宇宙（LevelIVMultiverse）有些科学家进一步推测所有拥有一套数学上一致（mathematicallyconsistent）的物理定律的宇宙都实际上存在。换句话说，每一个可以想像的平行宇宙都存在，这就是所谓的「第四级多重宇宙」。猜测的程度从第一级多重宇宙到第四级多重宇宙不断增加，第三级及第四级多重宇宙的猜测程度更是接近疯狂。因此我们在此只集中讨论比较多人接纳的第一级和第二级多重宇宙的可能性及其含意和问题。第一级多重宇宙的可能性及含意正如之前所说，第一级多重宇宙其实是一个误称，因为所有第一级平行宇宙都只不过是同一个宇宙的一部分。大爆炸理论亦支持第一级多重宇宙的存在，因此第一级多重宇宙是最没有争议性的。即使我们不能直接观测其他第一级平行宇宙，现时差不多所有宇宙学家都相信第一级多重宇宙的存在。可是有一点值得注意的：虽然有很多人在解释第一级多重宇宙时喜欢说在不同的平行宇宙里有不同的外星人居住，然而第一级多重宇宙本身并没有意味着有其他外星人存在。一般的第一级多重宇宙并没有与创造论相抵触。如果上帝选择通过大爆炸和暴胀去创造这个宇宙，那么第一级平行宇宙是自然的结果。人类无法观测到宇宙的其他区域只不过意味着人类的能力有限而已。可是有些科学家进一步假设宇宙是无限的，并「推测」在无限的宇宙里有无限多个拥有不同物理定律和物理常数的第一级平行宇宙，从而推论出在无限多个不同的平行宇宙里，总有一个有合适的物理定律、物理常数以及种种有利的条件让无机的份子随机碰撞并变成有机生物，最后进化成人类。虽然宇宙是否无限现时还没有定案，但是上述的推测最大的问题是它假设不同的第一级平行宇宙拥有不同物理定律和物理常数。正如埃利斯（GeorgeEllis）7指出，问题在于无人能够证明这一类从已知到未知的外推是错误的，科学家怎能决定他们对不能观测的时空区域的想像是否我们所能观测的合理外推呢？8第二级多重宇宙的问题无证据亦不可能证明第二级多重宇宙的存在第二级多重宇宙本身甚具争议性，不少宇宙学家，例如埃利斯，对第二级多重宇宙存怀疑的态度。埃利斯指出他不相信第二级平行宇宙的存在已经被证明，又或者可能被证明。「所有平行宇宙都处于我们的视野之外，无论科技如何发展，它们现在或将来都继续超越我们看见的能力。」9他甚至斩钉截铁地指出第二级多重宇宙已经不属于科学的范筹：「（第二级）多重宇宙的支持者，在大大扩阔我们对物理现实的概念的同时，亦暗示地将『科学』重新定义。」10有趣的是，很多科学家（例如道金斯（RichardDawkins））认为科学信念是基于公开地稽查的证据11，然而他们很多却相信多重宇宙是宇宙微调的解释，即使没有证据去证明或支持多重宇宙的存在。纯量场根据混乱暴涨理论，纯量场的量子起伏令不同的气泡宇宙自我生成。正如埃利斯所说，纯量场只是一种假设的场，其性质仍是未知之数，现时还没有实验证明它们的存在，更遑论测量它们假定的特性。最重要的是，物理学家们没有证实这些纯量场的动力学会导致不同的物理在不同的泡沫宇宙里运作。12自然定律的来源即使纯量场存在，可是纯量场从哪里来的？令纯量场的有起伏的量子力学又从哪里来的？正如哲学家弗鲁（AntonyFlew）所说：「多重宇宙与否，我们仍然需要接受自然定律来源的问题，而这里唯一可行的解释是上帝。」。13理论物理学家戴维斯（PaulDavis）亦指出，如果有「定律中的定律」（lawoflaws）去描述不同的参数数值是怎样被设定于不同的宇宙中，那么我们只不过把宇宙微调的问题推高一层而已。为什么？因为我们还是需要解释定律中的定律是从何而来的。14弦论景观物理学家原本提出弦论（StringTheory）是希望它可以以单一理论去解释现时已知的四种基本力（即重力、电磁力、强作用力及弱作用力），所以有人称之为「万有理论」（TheoryofEverything）。可惜经过数十年的研究，弦论家不但找不到单一理论，现时的倾向更意味着弦论允许有多得无法想象（~10500）的不同物理定律，这就是所谓「弦论景观」。因此有很多人质疑弦论本身已经从物理学变成形而上学，甚至贬之为「任何事物的理论」（TheoryofAnything）。第二级多重宇宙的支持者认为弦论景观加上多重宇宙可以解释宇宙微调，可是弦论本身还没有被证实，它甚至不是一个完成的理论。因此以弦论和多重宇宙去解释宇宙微调最多只不过是埃利斯所说的「以科学为基础的哲学推测」而已。15合理的解释加拿大哲学家莱斯理（JohnLeslie）提出了所谓「合理解释」（tidyexplanation）去指出创造论比多重宇宙更能合理地解释宇宙微调。莱斯理举了一个例子去解释何谓合理解释：假设你在一个市场购物，有一个丝绸商人向你展示一块丝绸，而他的手指头却不偏不倚地放在丝绸上的一个虫洞上。从或然率的角度看来，他的手指头可能放在那块丝绸的任何一个角落，然而他的手指头不偏不倚地放在丝绸上的虫洞上的最合理的解释是他想欺骗你。16克雷格（WilliamLaneCraig）亦提出另