我们从哪里来:上帝和科学的想象。从大爆炸和进化论谈起

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发表时间:2017-03-25 05:07:00 更新时间:2021-03-02 14:32:54

楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-24 21:07:00
首先声明一点,头一次在网上开主贴。是因为原来跟的两个科普帖子,一个楼主更完了,另一个楼主不见了,我狗尾续貂的补完之后,经常在那里和科普爱好者讨论问题。

最近和老同学们进行了一场论战,觉得有些观点值得拿出来聊一聊,但是和那两个科学史的题材不太合拍,思前想后,还是决定重开一贴。

要看一些物理基础理论和量子力学的基本物理思想的,强烈建议去上面提到的两个帖子,相当系统的介绍了相对论和量子力学的概略情况。

http://bbs.tianya.cn/post-no05-397574-1.shtml
http://bbs.tianya.cn/post-no05-262393-1.shtml

最后,为免有人愿意猜测我本人的宗教信仰,我就先自爆家门:

本人,从物理专业学习中,觉悟到不可知论的魅力,然后读庄子而成了道家信徒,也非常推崇西方的自然哲学。作为毕业后脱离专业的业余物理和科学爱好者,上天涯跟了几年贴,现在也开一贴,作为道家信徒,比较懒散,就算一个闲聊的场所吧。

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楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-24 21:15:53
作为一个科学为主哲学为辅的思考爱好者,对哲学的三大问题,总要思考一番的:

1. 世界是什么?
2. 世界(和我们)是从哪里来的,为什么会这样运作?
3. 世界(和我们)会向何处去,人生的意义和目的是什么?

关于世界是什么,当今科学这个工具可谓是无往不利,基本上回答了我们可以想到的所有问题。目前还不能回答的,那基本上用其它方法也没什么太好的答案。这里我就不多展开了。

楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-24 21:20:08
另一个关键的问题:世界和我们是怎么来的?这个问题困扰了很多愿意思考的人,至今来说,在科学上,对于第一个问题的回答来自于天体物理的“大爆炸”理论最为大家所认可。在第二个问题上,我们所知道的最为科学的答案就是“进化论”。所以,这里我就从这两个理论对我们对世界的认知的改变,谈起。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-24 21:41:16
大爆炸理论的详细解说有不清楚的,可以去查查百科之类的。我这里简单提一下:物理学家们首先在上个世纪中叶,观测宇宙中的星体运动的时候,发现了一个现象:所有的星星都在远离我们而去,而且越是远的星星远离的速度越快。说明一下:这个观测的精确结果,是基于对于一类叫类星体的天体做出的。科学家们有理由认为:类星体发出的超级强大的光辐射的强度是基本恒定的,那么类星体和我们的距离,就和我们观测到的类星体的亮度成平方反比关系,由此可以比较精确的根据我们观测到的类星体亮度的不同,确定类星体和我们之间的距离变化。

对于这个现象,物理学家们的解释是:整个宇宙像一个吹胀的气球一样,在三维尺度上快速的膨胀。在理论上,物理学家们也找到了很好的公式:就是广义相对论的质量分布解,其中一个可能就是这样的不断膨胀的宇宙。

那么,很自然的,一个正在快速膨胀的宇宙,在遥远的过去,应该是一个很小很小的近乎直径为零的“奇点”,“爆炸”出来的。对这个“爆炸”的过程,这么多年来物理学家做了大量的研究,提出了许多奇思妙想,比如:在爆炸的最初非常小的一个瞬间,我们当时的小小的宇宙,以远远超过光速的速度发生了空间膨胀。爆炸的最初,宇宙的空间很小,能量密度超高,现在我们拥有的物质都无法存在。随着宇宙不断膨胀,能量密度和温度降低,才渐渐形成了物质和我们今天看到的宇宙。。。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-24 21:46:12
以上,就是我们的物理学家们描绘出来的整个宇宙诞生的过程。这样的描述,是否回答了我们的世界从哪里来的问题?

我想,大多数人还会问:大爆炸之前,我们的世界是怎样的?这个问题,目前的物理学家并没有很好的答案。因为:大爆炸之前,我们的“世界”连时间空间都没有,怎么去设想“宇宙”在哪里?当然,有一些理论试图回答这个问题,但都还不成熟,以后有机会我们再聊。

我们知道的是:我们的这个宇宙来自一次制造了我们的宇宙时空的“大爆炸”。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-24 21:52:56
那么,就有人说了:这个大爆炸一定是“上帝”的第一击,是上帝创造了我们的世界。

对于这种说法,大多数物理学家是反对的,甚至当今最有名的物理学家霍金,还为此和堂堂的教皇打了一场嘴杖 -- 当然,论战的结果可能各人还有不同的理解。

但是:就像以前一样,还是有一小部分物理学家认为:从大爆炸和宇宙天体的美妙图像中,他们从中感受到了“上帝的伟大”。 -- 当然,这同时也是一些虔诚的教徒。他们可以看作是追寻着牛顿和笛卡尔的脚步,在寻找自然规律的路途中,同时感受着宗教信仰的上帝无处不在的“伟大”。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-24 21:56:02
这就回到了之前的问题:世界是哪里来的?是上帝创造的吗?或者,不是那么极端,一定要有一个基督教的人格上帝,在如此宏伟美妙的世界背后,是否有一个“造物主”在精心设计,从而有了我们目前面对的精彩纷杂的宇宙世界?
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-24 22:05:24
对上面问题的答案,很多物理学家是肯定的 -- 尽管他们不相信基督上帝,但是,他们坚信:世界存在着一个“造物主”,这个世界的规律,是造物主精确的决定的。物理学家的使命,就是找到这个决定了我们的世界运作规律的“大统一理论”。

这一批物理学家的杰出代表,就是大名鼎鼎的爱因斯坦。

楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-24 22:22:53
有了大爆炸理论为基础,我们的物理学家继续雄心勃勃的试图解释:从我们假设的那个微小的,连目前的物理定律都失效,不存在任何物质的宇宙,是怎样过渡到我们现在看到的“正常”可以让人生存繁衍的宇宙和地球的样子的。最关键的一个问题是:我们的宇宙为什么是这样运作的,我们的引力常数为什么是这么大?我们为什么有电子,质子,中子等这样的基本粒子,等等 -- 总之,我们的物理定律和力场,为什么是我们现在看到的这样?

这样的努力,遇到了空前的困难:我们发现,我们的宇宙是现在的样子,是多么的不可思议,是多么的幸运:在好几个宇宙大爆炸后的转折节点上,纯粹是“偶然的”命运之舟,让我们的宇宙走向了今天的样子。很多时候,我们不得不借助这样的倒推:今天的宇宙的样子,“决定”了当初大爆炸之后的宇宙膨胀过程,只能是这样或那样的进行,否则,就没有现在的宇宙,更别说银河系,太阳,地球了 。。。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 08:36:52
再解释一下这个问题:宇宙诞生于大爆炸这个假设如果成立,我们还是无法确定,宇宙在诞生以后的演变,是为什么会一步步变成今天这个样子的 -- 这其中的每一步变化,是怎么发生的,背后的机制如何,我们都还没有弄清楚。

谈到其中的物理机制,就要提醒一下:现在物理学家在研究这些高能状态的时候,必须要借助广义相对论,而在研究很小时空尺度内物质形成的过程时,又必须借助量子力学对微观现象的计算。至今,物理学家并没有找到一个可以完美的在数学上包含这两个理论的公式,更别说单单拿出其中一个,在具体问题的计算中,已经非常繁难了。所以:对这一系列宇宙状态的变化过程,物理学家们只能想方设法的建立一些大致上抓住重点因素的模型,然后进行一些近似的计算,得到一些比较说明问题的结果。-- 这其中的思考和计算,非常的烧脑,还烧电脑 -- 大量的模拟计算,是借助超级计算机才能进行的。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 08:45:49
我们对一个确定的物理机制的难产,还取决于一个更加根本的原理:量子力学的不确定原理,告诉我们:在及其微小的微观尺度上,永远存在着巨大的量子涨落,所以在宇宙演化过程中,一直存在着巨大的变数和偶然性,我们找不到一个“决定性”的演变途径,也许事情本来就应该是这样的 -- 如果是这样,我们思考的这个问题:我们的宇宙到底是怎么形成的,就是一个错误的问题。面对大自然,我们问出了一个错误的问题,那么就得不到答案了 。。。

很快,物理学家从另一个方向找到了灵感:这就是多宇宙的假设。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 09:05:47
多宇宙假设的思想,最早来自于对量子力学的多世界解释。半个世纪以前,当我们为如何解决量子的不确定性和宏观的确定性之间的鸿沟假设一个不是那么难以让人接受的名叫波函数“坍缩”的桥梁的时候,一个物理学家提出了多世界的假设:我们不惜要纠结于测量中量子波函数的坍缩,而是可以认为:每一次测量,这个世界都被分裂成了许多个世界,每一个世界对应着一个可能的测量结果。为此他进行了必要的数学推演,用这种方法得到了与波函数坍缩的薛定谔方程一样的结果。

打个比方:量子力学说,一个不确定的波函数,经过测量后“坍缩”成了一个具有确定值的状态。现在说:我们只要把原来不确定的波函数分解成一系列具有确定值的波函数分别进行演变计算,最后,我们测量之后得到的结果,就是其中一个波函数所在的世界。而其他可能的波函数,还继续存在于其他“世界”中。

对这个问题的理解,许多人(包括我本人)是认为:这只不过是一个数学工具的推演,就好像我们做几何题,为了解决一个难题,需要画出一些辅助线,来得到实际存在的边角之间的关系。等做完证明题,你用这个结果去实际做出一个平面教学模板的话,是不需要真的去做出那些辅助线的部分,那些的边角的值就自然已经确定了。

还有极少数人,包括提出这个理论的物理学家,坚持认为:这样的多世界是存在的,只不过我们永远去不了那些和我们的世界不一样的“平行世界” -- 我们和他们之间,就像平行线,永远不能相交。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 10:04:23
面对大爆炸理论的困境,物理学家从平行宇宙的数学图像中得到了启发:量子多世界就算是虚拟的“辅助线”,但是谁也不能保证数学上的可能就不能变成现实呀 -- 科学史上这样的例子举不胜举。那么,当我们无法确定一条大爆炸可以遵循的唯一演变路线图的时候,为什么不去想想其它的可能性那?

看看我们现在知道了什么:大爆炸之前的世界我们一无所知,只知道我们的这个宇宙是大爆炸创造的。那么问题来了:既然大爆炸可以发生一次,为什么就不能发生许多次?面对面我们一无所知,而又启动了大爆炸“程序”的“宇宙前”世界,什么是不可能的哪?

那么很自然的:如果大爆炸不仅仅发生了一次,而是发生了许多次,就会有许定义的宇宙被“创造”出来。如果,这个世界上有一个造物主,他就不仅仅是创造了我们的宇宙,还创造了许多的宇宙 -- 实际上,即使没有一个造物主,经过足够的“时间”和“空间” -- 这里我打上引号,是因为实际还没有我们能理解的时空存在 -- 我们也同样会得到近乎无穷无尽,比我们已知的所有繁星的数目还要多的宇宙。

这,就是天体物理意义上的“多宇宙”假设的由来。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 10:36:30
这里需要停下脚步,看看多宇宙给我们的物理世界带来了什么:

首先,就是“大”,无比的巨大。对我们现在的宇宙,我们还只是能够触摸到其中的一小部分,可是现在有人告诉你:和可能存在的整个多宇宙世界相比,我们所在的宇宙加在一起,只是比恒河中的一粒沙还要小,甚至:只是一个原子还要小的存在。-- 震撼吗?反正,我第一次接触到这个假设的时候,是被震撼到了。

其次,我们人类所在的地球,太阳系,银河系,宇宙,。。。一个个单位,都不过是更大范围内毫不起眼的一个小点:我们完全就是偶然的出现在了这个世界上。我们的这个宇宙时空的一切物理性质,以及由此而来的宜居的环境,都是在无数次大爆炸中形成的一次次偶然尝试中得到的某一次结果,而已。好了:之前我们为找不到一条宇宙演变的道路而发愁的困境,整个倒了过来:我们找到了太多太多的可能的演变途径,我们只是“偶然”的或“幸运”的落到了这个宇宙,这个银河系,这个太阳系,这个地球上 -- 是否,物理学家在没办法的时候,找了这么个偷懒的答案,塞给了大家?

最后,就整个理论框架来说,我们是永远不可能和周围其它的宇宙发生任何可以观测到的交互作用,更别说脱离现在的宇宙,出去逛逛了:我们被永远的禁锢在这里。甚至:我们都找不到可以“证明”其它宇宙真实存在的任何“证据” -- 听着怎么那么像“上帝”的呓语?
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 16:07:56
这个多宇宙理论,在带来方便和冲击之后,后遗症还不少。这里就讨论一些主要的困扰之处。

首先,物理学家从伽利略牛顿到爱因斯坦,一直坚持的这个世界的规律,一定是一个统一完整的决定性的因果关系,我们看到了开头就一定能知道结局,我们搞不清楚,只是因为已知条件还不够的传统信念,彻底破灭。取而代之的,是偶然性的人品大爆发:每一次大爆炸的宇宙开始,即使有“人”能够知道所有的初始变量,具有对起点的完整的知识,我们还是无法决定这个新诞生的宇宙今后的走向:他是会产生像我们这样的物质宇宙,还是一个镜像的反物质宇宙,还是根本不会凝聚成物质原子,就是一片黑暗的中微子,或者光明的光子。。。包括作用力在内的物理定律,成了一个在风中漂泊的落叶,不知会落向何方。-- 量子力学已经让我们抓狂啦一回,可那时,我们还可以安慰自己:那不过是微观世界的物理,我们宏观世界的决定性还在,至少,物理学家还对付不了那个该死的薛定谔的猫 -- 可现在,你要告诉我:不光是那只猫,就算整个宇宙,都不再定义确定的了,偶然性,已经统治了全世界!
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 16:18:31
如果上面这个消息还不够坏的话,那下面这个一定更加劲爆:我们的宇宙不再是唯一的了。

我们人类,不过是被抛弃在茫茫宇宙大潮中的一滴水中的孤儿,永远被禁锢在精致的宇宙牢笼中,不得解脱。我们的宇宙,没有理由的就来了,我们的命运,也是毫无希望的 -- 人类的存在,一切的智慧和创造,没有了任何值得称道的意义。因为:我们的存在,没有标杆,就算上帝知道了我们的存在,在茫茫的多宇宙中,他也可能找不到我们,更别说来照顾或拯救我们 。。。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 16:38:53
好了,坏消息听多了,我可不可以不听?是的,当然可以,如你所愿。这个坏消息有一个屡试不爽的开关,叫做科学理论的可证伪性。

可证伪性,是上个世纪的哲学家提出的,针对科学的边界的一个定义:所有科学理论,必需具有可以用可重复的实验明确的证明为真或者伪的方法。否则,一个理论即使听起来再有吸引力,也不能称为科学理论 -- 比如唯物论,唯心论,上帝创世,佛祖涅槃,等等说法,可以是哲学,宗教信仰,但就是不能叫“科学”。这个判据,曾经粉碎了无数伪科学的迷信说法,也是我们将上帝挡在科学之外的一座铁闸。

回到我们的多宇宙理论,我之前就说过:根据这个理论,我们既无法离开现在的宇宙,也无法和其它宇宙中的物体或智慧生物(如果有的话)发生任何可以观察到的相互作用,更别说信息交流了。

好了,我们可以放心的宣布:多宇宙理论不可证伪,因而不属于科学理论,物理学家可以把他扔到垃圾桶去了。世界终于清净了!
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 18:47:17
等一等,在我们挥舞屠刀砍向多宇宙这个让人奇怪的理论之前,能否再次体会一下,我们只是偶然的得到了一个不显眼的宇宙这件事,真的让我们如此沮丧吗?

我们失去宇宙中心这件事,科学史上不止一次的发生过:当日心说被宣扬为异端的时候,也有人说:地心说也不是不能成立,只要我们找到很好的对环地轨道的更加精确的修正,日心说完全不必要存在 -- 我们可以继续坚持用精确修正过的地心说,代替那个令人不快的日心说,日心说在逻辑上和理论上的简洁美丽,不能成为我们放弃人类占据了宇宙中心的理由。

当我们发现星星门都在远离我们而去的时候,我们没有接受我们是宇宙的一个特殊的中心的想法,而是坚持了大爆炸的假设:整个宇宙在不分彼此的膨胀中互相远离,我们完全不具备任何特殊的位置。

-- 世界上有许许多多可能存在的宇宙,我们的宇宙不再是唯一。但是:就像我们的远古的祖先,森林中的树木再多,我们的祖先也总是能够找到回家的路。因为:我们赖以栖息的那颗树,是唯一的那颗树 -- 它的唯一性,就在于,它,是我们的 。。。。。。
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 19:13:30
一个理论,真的只要不具备可证伪性,就必须被放弃吗?我们之所以接受一个科学理论,难道仅仅是因为这个理论可以被实验证实或证伪,这么简单吗?

回想一下,牛顿提出万有引力理论的时候,他的一切数据来源,和开普勒是一模一样的。开普勒,也已经为他的数据,找到了一套足够简洁的公式 -- 他的目标:为太阳系中的所有行星的位置和轨道,找到一个可以证明其数学上的神秘数字的目标,也已经实现了。但是,牛顿对开普勒的公式进行了简单的变形,然后宣称他找到了隐藏在这些运动方程之后的“万有引力” -- 请问:把牛顿的发现和开普勒的发现相比,牛顿的理论能够提供任何可以证明他的理论更加“正确”或“错误”的证据吗?

那么:我们最终选择牛顿的万有引力而放弃开普勒公式,是因为什么哪?很简单:是因为牛顿的理论解释了自然界的一个原理性的规律,在他的理论框架下,开普勒的行星轨道的参数,不过是更加深刻的原理的输入参数。开普勒想要寻找的那种神秘的行星轨道常数,变成了万有引力定律下一些普通的环境变量。

回到我们的多宇宙理论:原来在大爆炸理论中神秘莫测无法解释的各种宇宙常量,在这里变成了一些普普通通的坏境变量,并无任何出奇之处,不需要再去寻找数学上神秘的公式来解释这些偶然出现的数字了 -- 这说明,相对于大爆炸理论,多宇宙理论揭示了自然界另一个更加原理性的规律。为此,物理学家不应该放弃这样的理论解释!
楼主:Ridiculogical  时间:2017-03-25 19:48:03
简单就是美的原理性理论,受到各种偏见围攻,以它们没有足够的证据证明,甚至很难被证伪而不应该被视为具有其应有的科学地位的理论,还有一个更加著名的例子 -- 对,就是进化论。

进化论,达尔文创立之初,就是以他本人放弃基督教信仰,接受无可阻挡的来自他环游世界得到的自然界丰富的物种和环境的关系的“启示”,而得到的一个伟大的思想。

简简单单的:适者生存,环境选择,道尽了一个自然界的核心规律。

后来的遗传学乃至现代基因工程方面的成就,进一步丰富了物种进化的机制性的理论,作为进化论的补充,让进化论越来越成熟和丰富起来。
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