物理如何證明上帝的存在？

利維坦按：

既然是（宇宙）規(guī)則的創(chuàng)立者，那么創(chuàng)立者可以超越自己設(shè)定的規(guī)則嗎？一個(gè)不可知論者對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的回答估計(jì)是簡(jiǎn)單明了的：不論這個(gè)“上帝”是宗教意義上的，還是為了表述一種科學(xué)無(wú)法解釋的“超自然力量”，我都無(wú)法回答——即沒(méi)有答案就是答案本身。“我曾在一次研討會(huì)上聽(tīng)到下面這個(gè)問(wèn)題——當(dāng)時(shí)我還相信上帝（現(xiàn)在我是無(wú)神論者）——這個(gè)問(wèn)題最初是由愛(ài)因斯坦提出的，它的優(yōu)雅和深刻令我震驚：“如果存在這樣一位上帝，他創(chuàng)造了整個(gè)宇宙及其所有的物理法則，那么上帝是否遵循上帝自己的法則？還是說(shuō)，上帝可以取代他自己的法則，比如超越光速，從而能夠同時(shí)存在于兩個(gè)不同的地方？”這個(gè)問(wèn)題的答案能否幫助我們證明上帝是否存在，還是說(shuō)，這是科學(xué)經(jīng)驗(yàn)主義和宗教信仰交叉之處，因而沒(méi)有真正的答案？”

——大衛(wèi)·弗羅斯特（David Frost），67歲，洛杉磯。

當(dāng)我收到這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，我正因疫情封鎖措施待在家中，因此立刻被它激起了興趣。這也難怪，畢竟時(shí)機(jī)恰好——諸如大流行病之類的悲劇事件經(jīng)常讓我們質(zhì)疑上帝的存在：如果真有一位仁慈的上帝，為什么會(huì)發(fā)生這樣的災(zāi)難？上帝可能被物理定律“束縛”的這種想法——物理定律也支配著化學(xué)和生物學(xué)，因此也決定了醫(yī)學(xué)的邊界——是一個(gè)值得探索的有趣觀點(diǎn)。

如果上帝不能打破物理定律，祂可能就不會(huì)像你想象的那樣，有如絕對(duì)存在一樣強(qiáng)大。但是如果祂做得到的話，為什么我們還沒(méi)有看到任何證據(jù)表明，宇宙中曾有物理定律被打破過(guò)呢？

為了解決這個(gè)問(wèn)題，讓我們把它分解一下。首先，上帝能比光速更快嗎？我們只從問(wèn)題的表面含義來(lái)回答。光的傳播速度大約為每秒3×105公里，即每秒186,000英里（299,500公里/秒）。我們?cè)趯W(xué)校里學(xué)過(guò)，沒(méi)有什么能比光速更快——即使是《星際迷航》（Star Trek）中的聯(lián)邦星艦企業(yè)號(hào)（USS Enterprise），當(dāng)它的二鋰礦結(jié)晶引擎（dilithium）被調(diào)到最大值時(shí)也不行。

但這是真的嗎？

數(shù)年前，一群物理學(xué)家構(gòu)想了一種被稱為快子（tachyon）的粒子，它以超光速運(yùn)動(dòng)。幸運(yùn)的是，人們認(rèn)為這種粒子不太可能真實(shí)存在。如果它們確實(shí)存在，那么它們將擁有一個(gè)虛質(zhì)量（譯者注：imaginary mass，即靜止質(zhì)量必須為虛數(shù)），空間和時(shí)間的結(jié)構(gòu)將被扭曲——這會(huì)導(dǎo)致因果關(guān)系的違背（并且很可能會(huì)讓上帝頭疼）。

到目前為止，似乎還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何物體的速度能夠超過(guò)光速。這本身并不能說(shuō)明任何與上帝有關(guān)的事。它只是進(jìn)一步證實(shí)了“光的傳播速度確實(shí)很快”這一知識(shí)。

如果上帝存在，一個(gè)問(wèn)題就在于，祂是否會(huì)受到物理學(xué)等科學(xué)定律的約束。? Alamy

當(dāng)你開(kāi)始考慮光從萬(wàn)物伊始至今傳播了多遠(yuǎn)時(shí)，事情就變得有趣些了。假設(shè)宇宙符合傳統(tǒng)的大爆炸模型，并假設(shè)光速為3x105公里/秒，那么我們就可以計(jì)算出，在宇宙存在的138億年中，光傳播了大約1.3x1023公里?；蛘吒_切地說(shuō)，在宇宙之存在的可觀測(cè)的部分里，光傳播了那么遠(yuǎn)。

宇宙以大約每兆秒差距70公里/秒的速度膨脹（1 Mpc/Megaparsec=1兆秒差距，大約為3000萬(wàn)公里），因此目前的估計(jì)表明，到宇宙邊緣的距離是460億光年。隨著時(shí)間的推移，宇宙的體積不斷增加，光必須傳播更長(zhǎng)的時(shí)間才能到達(dá)我們這里。

宇宙比我們能看到的要大得多，但是我們目前能看到的最遙遠(yuǎn)的天體是由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的GN-z11星系。它大約位于1.2x1023公里或134億光年之外，這意味著從該星系發(fā)出的光到達(dá)地球用了134億年。但是在光線“出發(fā)”時(shí)，這個(gè)星系距離我們的銀河系只有大約30億光年。

GN-z11是一個(gè)在大熊座發(fā)現(xiàn)的高紅移星系，為目前可觀測(cè)宇宙中最古老、最遙遠(yuǎn)的已知星系。? wikipedia

我們無(wú)法觀測(cè)或看清自大爆炸以來(lái)擴(kuò)張建立的整個(gè)宇宙，因?yàn)橐尮鈴氖澜缫潦嫉膸追种幻氲竭_(dá)我們這里，流逝過(guò)的時(shí)間還不足夠。一些人認(rèn)為，我們因此無(wú)法確定物理定律是否可以在其他宇宙區(qū)域被打破——也許它們只是局部的、偶然的定律。這就把我們引向了一個(gè)比宇宙還要大的東西。

多元宇宙

許多宇宙學(xué)家認(rèn)為，宇宙（Universe）可能是一個(gè)更廣闊的宇宙系（cosmos）、一個(gè)多元宇宙（multiverse）的一部分，在那里有許多不同的宇宙共存，但不相互作用。多元宇宙的觀點(diǎn)是基于宇宙暴脹理論（the theory of inflation）的——暴脹理論認(rèn)為宇宙在大爆炸后的10-32秒之前曾急速暴脹。暴脹理論是一個(gè)重要的理論，因?yàn)樗梢越忉尀槭裁从钪婢哂形覀兯吹降男螤詈徒Y(jié)構(gòu)。

但是，假如膨脹能夠發(fā)生一次，為什么不能發(fā)生很多次呢？我們從實(shí)驗(yàn)中知道，量子漲落可以產(chǎn)生成對(duì)的粒子，它們突然出現(xiàn)，但片刻后就消失。如果這種漲落能夠產(chǎn)生粒子，為什么不能產(chǎn)生整個(gè)原子或宇宙呢？有人認(rèn)為，在混沌暴脹期間，一切并非都以同樣的速率發(fā)生——暴脹期間的量子漲落可能產(chǎn)生了氣泡，而這些氣泡各自爆炸形成了宇宙。

但是在多元宇宙中，上帝的位置在哪里呢？令宇宙學(xué)家頭疼的一個(gè)事實(shí)是，我們的宇宙似乎已經(jīng)微調(diào)到了適合生命存在的狀態(tài)。宇宙大爆炸產(chǎn)生的基本粒子具有能夠形成氫和氘的合適性質(zhì)——而這些物質(zhì)構(gòu)成了第一批恒星。

在這些恒星中，控制核反應(yīng)的物理定律隨即生成了構(gòu)成生命的物質(zhì)——碳、氮和氧。為什么宇宙中所有的物理定律和參數(shù)具有的數(shù)值都恰好能令恒星、行星，以及——最終——生命形成？

有人認(rèn)為這只是一個(gè)幸運(yùn)的巧合。其他人說(shuō)，我們不應(yīng)為“生物友好”的物理定律感到驚訝——畢竟是它們產(chǎn)生了我們，那么我們還能看到什么呢？然而，一些有神論者認(rèn)為，這表明存在一位為生物創(chuàng)造了有利條件的上帝。

但上帝并不是一個(gè)合理的科學(xué)解釋。相反，多元宇宙理論解決了這個(gè)謎團(tuán)，因?yàn)樗试S不同的宇宙有不同的物理定律。所以，我們碰巧在少數(shù)幾個(gè)能夠支持生命存在的宇宙中發(fā)現(xiàn)了我們自己，這并不奇怪。當(dāng)然，你無(wú)法反駁多元宇宙可能是由上帝創(chuàng)造的觀點(diǎn)。

如果兩個(gè)粒子糾纏在一起，當(dāng)你操縱其中一個(gè)粒子時(shí)，你也在自動(dòng)操縱它的關(guān)聯(lián)粒子。這一切都是高度假設(shè)的，而對(duì)多元宇宙理論最大的批評(píng)之一在于，因?yàn)槲覀兊挠钪嫠坪鹾推渌钪嬷g沒(méi)有相互作用，所以多元宇宙的概念不能得到直接的檢驗(yàn)。

量子怪誕性（Quantum weirdness）

現(xiàn)在，讓我們考慮一下上帝是否可以同時(shí)出現(xiàn)在多個(gè)地方。我們?cè)诳臻g科學(xué)中使用的大部分科學(xué)技術(shù)都是基于反直覺(jué)的原子和粒子的微觀世界理論，這一理論被稱為量子力學(xué)。

這一理論支持一種叫做量子糾纏的現(xiàn)象：鬼魅般地相連的粒子。如果兩個(gè)粒子處于糾纏狀態(tài)，當(dāng)你操縱其中一個(gè)粒子時(shí)，你也在自動(dòng)操縱它的關(guān)聯(lián)粒子，即使它們相距很遠(yuǎn)，也沒(méi)有在相互作用。對(duì)于量子糾纏的描述，有其他版本比我在這里給出的更好——但是這一版表述很簡(jiǎn)單，足以讓我理解。

想象一個(gè)粒子衰變成兩個(gè)亞粒子A和B。亞粒子的性質(zhì)疊加后必須與原粒子的性質(zhì)等同——這就是守恒定律。例如，所有的粒子都有一個(gè)叫做“自旋”的量子性質(zhì)——大致而言，它們就像是小小的羅盤磁針一樣運(yùn)動(dòng)。如果原始粒子的“自旋”為零，那么兩個(gè)亞粒子中的一個(gè)必須自旋為正，另一個(gè)必須自旋為負(fù)，這意味著A和B中的每一個(gè)都有50%的機(jī)會(huì)具有正自旋或負(fù)自旋。（根據(jù)量子力學(xué)的理論和定義，在你真正測(cè)定粒子之前，粒子處于不同狀態(tài)的混合態(tài)。）

愛(ài)因斯坦將量子糾纏描述為“鬼魅般的超距作用”。? Getty Images即使A和B位于不同行星上的不同實(shí)驗(yàn)室中，它們的性質(zhì)也不是彼此獨(dú)立的——它們是糾纏在一起的。假如你測(cè)量A的自旋，發(fā)現(xiàn)它是正的，那么想象一下，一個(gè)朋友恰好在你測(cè)量A時(shí)測(cè)量了B的自旋。為了使守恒定律成立，她必然會(huì)發(fā)現(xiàn)B的自旋是負(fù)的。

但是——這就是事情變得模糊的地方——和亞粒子A一樣，B有一半的概率是正自旋，所以當(dāng)A的自旋態(tài)被測(cè)定為正時(shí)，它的自旋態(tài)“變成了”負(fù)的。換句話說(shuō)，關(guān)于自旋態(tài)的信息在兩個(gè)亞粒子之間瞬間傳遞。這種量子信息的傳遞速度明顯快于光速。鑒于愛(ài)因斯坦本人都將量子糾纏描述為“鬼魅般的超距作用”，我認(rèn)為就算我們所有人都覺(jué)得這是一種相當(dāng)奇異的效應(yīng)，也是有情可原的。

因此，畢竟還是有一種東西比光速更快：量子信息。這并不能證明或反駁上帝的存在，但是它可以幫助我們從物理的角度來(lái)認(rèn)識(shí)上帝——上帝也許是一團(tuán)糾纏的粒子，來(lái)回傳遞量子信息，并因此同時(shí)存在于許多地方？甚至同時(shí)存在于多個(gè)宇宙？

科學(xué)需要證據(jù)，宗教信仰需要信念

我腦海中有這樣一幅畫面：上帝轉(zhuǎn)著星系大小的盤子，同時(shí)拋接著行星大小的球——將信息從一個(gè)晃晃悠悠的宇宙扔到另一個(gè)中，以保持一切運(yùn)轉(zhuǎn)。幸運(yùn)的是，上帝可以同時(shí)操作多項(xiàng)任務(wù)——保持時(shí)間和空間的結(jié)構(gòu)不停運(yùn)作。你所需要的只是一點(diǎn)點(diǎn)信念（faith）。

這篇文章是否已經(jīng)接近于回答開(kāi)篇提出的問(wèn)題？我想沒(méi)有：如果你像我一樣相信上帝，那么上帝被物理定律束縛的想法就是胡說(shuō)八道，因?yàn)樯系劭梢宰鋈魏问虑椋踔帘裙庑械酶?。如果你不相信上帝，那么這個(gè)問(wèn)題同樣是荒謬的，因?yàn)椴淮嬖谏系?，也不存在什么事物能比光速更快。也許這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上該交給不可知論者回答，他們不清楚上帝是否存在。

上帝是否一邊在拋接行星大小的球時(shí)，一邊旋轉(zhuǎn)銀河系大小的盤子？? 美國(guó)國(guó)家航空航天局

這的確是科學(xué)和宗教的不同之處?？茖W(xué)需要證據(jù)，而宗教信仰需要信念?？茖W(xué)家們并不試圖證明或反駁上帝的存在，因?yàn)樗麄冎罌](méi)有任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱綔y(cè)到上帝。而且，如果你相信上帝，那么科學(xué)家對(duì)宇宙的發(fā)現(xiàn)就無(wú)關(guān)緊要了——任何宇宙都可以被認(rèn)為是與上帝一致的。

我們對(duì)上帝、物理或其他事物的看法最終取決于我們的視角。但是，讓我們從一個(gè)真正權(quán)威的來(lái)源引用一句話來(lái)收尾。不，不是《圣經(jīng)》。也不是哪本宇宙學(xué)教科書。這句話來(lái)自特里·普拉切特（Terry Pratchett，英國(guó)奇幻文學(xué)作家）的《靈魂收割者》（Reaper Man）：

“光覺(jué)得它跑得比任何事物都快，可它錯(cuò)了。無(wú)論它跑得多快，黑暗總是先它一步到達(dá)，并且等待著它的光臨?！?/p>

文/Monica Grady

譯/苦山

校對(duì)/兔子的凌波微步

原文/www.bbc.com/future/article/20210301-how-physics-could-prove-god-exists

本文基于創(chuàng)作共同協(xié)議（BY-NC），由苦山在利維坦發(fā)布

文章僅為作者觀點(diǎn)，未必代表利維坦立場(chǎng)