无所不知与有所不知
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无所不知与有所不知
万物皆可测量？
哈勃空间望远镜最令人惊叹的图像之一是在1995年的圣诞节期间拍摄的。在10天的时间里，该望远镜对准北斗七星前缘上方的一块不起眼的、几乎是随机选择的天空，拍摄了342张单独的图像。这些照片合并成一张图片后产生了哈勃深场。与浩瀚的太空相比，这个部分是非常小的。这大致相当于伸出手臂对着天空，透过针眼看世界。画面中充斥着大大小小的光点，散落在黑暗的空间中。如果你看得更仔细，你会发现这些小光点中的每一个都是一个星系，在整个画面中有3000个。要对整个天空进行成像，你将需要近2600万张这样的针孔大小的图像，并得出几千亿个星系。考虑到每个星系都有数以千亿计的恒星，我们的宇宙至少包含1022颗恒星，且可能更多。
两千五百多年前，当先知耶利米想表达不可估量的大小时，他写道：“天上的万象不能数算，海边的尘沙也不能斗量。”[226]虽然他用肉眼只看到几千颗星星，但他已经对空间的不可理解的深度有了一些印象。天上的星星确实和这个世界的海滩上的沙粒一样多——尽管精确测定后者的数量可能更为困难。
我们生活在一个特殊的时代。过去先知们几乎不怀疑的事情，我们现在用肉眼就能感知到。望远镜和卫星让我们看到了我们之前任何一代人都不曾见过的未知世界。就像天父上帝本人一样，我们从上面俯视地球，看到它像一颗蓝色的珍珠漂浮在太空的黑色天鹅绒上。我们看到火星上的云和沙尘暴。我们看到巨大的发光尘埃云，新的恒星就是从这里形成的。我们看到遥远的银河系有数以千亿计的各种颜色的恒星，天空中的针眼充满了成千上万的星系，这些星系只反映了宇宙中丰富事物的一小部分。来自外太空的丰富图像超过了一个人所能接受和理解的东西，而我们的知识还在继续增长。
这就是科学和技术的明显成功。这就是我们的时代——自然科学的时代。一切都是可以测量的——甚至是人类。过去，直觉、希望和信仰帮助我们做出决定，今天我们发现、研究、测量、建立模型、建立数据库。每个决定都必须有理由，并有数据和模型的支持。今天，即使是人文学者和神学家也在使用从自然科学借来的基于计算机的方法和统计方法。技术完全控制了我们的生活，也提供了娱乐和灵感。玩耍不在花园里，而是在电脑上。神是驯服的，人是可计算的。有一天，我们是否能够理性地、科学地做出每一个决定并证明其合理性——也许在一个APP的帮助下？
物理学处于这一发展的最前沿。物理学和天体物理学不仅给我们带来了宇宙之美，而且还引导我们了解生命中的大问题。用我们的望远镜，我们回顾了空间和时间的开始，并探索了大爆炸。而现在我们也在关注黑洞的深渊。以前谁会想到这可能呢？时间的开始和结束已经进入视野——这难道不是物理学的最大胜利吗？这难道不是走向完全探索和渗透世界的漫长演变的顶点吗？各大洲的研究人员正在共同努力，以解开人类最后的巨大谜团。现在谁或什么能阻止我们？现在整个世界都在一起工作，还有什么神秘的东西能逃过我们的眼睛？
靠着一整个大陆的努力才发现希格斯粒子，它给了我们所有人一些质量[227]。两大洲的研究站和研究人员用引力波探测器探测到时空的颤动。而整个世界才最终使黑洞变得可见。
世界正在着手进行最后的抵抗，以揭示物理学和生命的大问题。解开自然界最后的谜团是否只是一个时间问题，我们很快可以撕开上帝本人脸上遮蔽的面纱？
毕竟，科学史表明，我们的视野越来越开阔，知识和见识也成倍增长。一个国家成为一个大陆，一个大陆成为整个世界。地球变成了一个太阳系，一个太阳系变成了整个星系，一个星系变成了整个宇宙。现在物理学家已经在谈论众多的宇宙，即多重宇宙（multiverse）。
德国物理学家菲利普·冯乔利（Philipp von Jolly）说，在物理学中几乎所有的东西都已经被发现了，这句话被载入了史册。由于这个原因，他建议年轻的马克斯·普朗克在19世纪末不要进行物理研究。“在这个或那个角落可能还有一粒灰尘或一个气泡需要检查和分类，但整个系统是相当安全的。”普朗克回忆说。作为一个高中毕业生，普朗克并没有因此而感到气馁。他为爱因斯坦的相对论打开了大门，并为量子物理学开了先河。
所以这种趋势将继续下去，不是吗？真的是这样吗？我想知道——我不是唯一的一个[228]。也许伟大的发现是，我们无法发现一切。对极限的发现也是对谦卑的发现。
毕竟，新物理学实际上是基于知识的局限性，而这种局限性已经成为物理学本身的一个基本组成部分。相对论中光速的有限性意味着我们无法知道一切，无法计算宇宙中的每一颗恒星，无法精确测量一切，也无法完美预测任何事情。量子理论，通过海森堡的不确定性关系，导致了没有任何存在的东西是确切存在的说法。热力学和混沌理论导致人们认识到，未来最终和实际上是不可预测的。
迄今为止，我们已经用最现代的方法计算了我们银河系中所有恒星中的10亿颗。与太空中所有星系中存在的实际恒星数量相比，这根本不算什么。我们永远不会成功地计算或甚至访问所有的恒星。它们只是来自过去的回声。许多天体甚至已经不存在了——我们只看到它们在很久以前向我们发出的光。由于宇宙的逐渐膨胀，即使我们能以光速旅行，我们今天看到的百分之九十四的星系也永远无法到达[229]。
就我们所知，按照今天的标准，大爆炸和黑洞是科学的现实，但随之而来的是它们所带来的限制也成为现实。除此以外，任何东西都是留给想象力和数学的领域。我们既不能看到黑洞里面，也不能听到大爆炸之前。
当然，我们将继续突破限制，寻找进入迄今未探索的世界的大门，但完全不能保证这些大门的存在。要从根本上拓宽视野，就需要对物理学的一切理解进行彻底的革命。物理学能让这样的事情发生吗？无论用什么样的大词来描述科学史，回过头来看，科学的发展是一个漫长的演变，而不是许多革命。爱因斯坦并没有使牛顿过时；从某种意义上说，他只是指出了牛顿理论的局限性，并将其嵌入一个新的、更全面的理论中。
揭开物理学的伟大终极奥秘，需要全世界的共同努力。这预示着未来将有更多令人兴奋的几十年。但如果需要的不仅仅是这些呢？巨大的干涉仪，在太空中有几十个巨大的望远镜？行星尺寸的加速器？我们能负担得起吗？这是否可行？即使它是可行的——这能回答我们所有的问题吗？
也许，我猜，自然科学最伟大的胜利也是它们最大的失败？也许正是在全面征服和完全理解世界的最后一战中，我们才会意识到，在我们的狂妄中，我们一直在追逐海市蜃楼，并不会仅仅通过自然科学就能向回答生命的伟大问题迈进一步。
是不是“从哪里来，到哪里去”这些真正的大问题永远无法靠着技术的帮助回答，而我们已经屈服于对可行性的狂热？这并不意味着我们应该停止提问，而是应该更加谦卑地面对上帝、自然和我们的生存问题。
在即将到来的科学的伟大努力中，我们仍会有很多喜悦，但它们本身并不是救赎的目标。科学不是对世界的绝对解释者，而是对人类创造力和好奇心的赞美。最终，我们物理学家可能会在回答重大问题的最后一战中失败——尽管如此，为黑暗中带来光明的斗争是值得的。
时间的迷雾
自然科学似乎有预言的能力——它们能做出惊人的预言！这种预言能力就是自然科学对自己的关键要求，也产生了许多令人印象深刻的成就。子弹的飞行、材料的表现、光线在太阳附近的偏转或黑洞的外观都可以被极好地预测。即使是天气预报现在也相当有用，人们甚至在平心静气地工作并预测大流行病的进程。一切都会在某个时候被预测，未来的一切都已经被决定了吗？我们的直觉抵制这种想法——幸运的是，这是正确的。
当我还是个少年时，我想过什么是时间。我把时间想象成笼罩在浓雾中的森林，我不得不在其中穿行而不能停下来。只有上帝能从上面看到这个迷雾森林中所有可能的路径，同时看到过去和未来。然而，我自己却只看到身前和身后的一部分道路。在我面前，未来逐渐从不确定的阴霾中浮现；在我身后，过去逐渐消失在我记忆的迷雾中。有时我匆匆穿过森林，有时我慢慢走，只是我不能停下来。在每个十字路口，我都会做出新的决定。因此，我的道路发生了变化，通向一个新的不确定的未来。其他人在云雾森林中走自己的路，有时我遇到他们，有时我们一起走，有时我们又失去了对方的踪影。
但为什么穿过云雾森林的道路只通向一个方向？为什么现实生活中的时间总是往前跑？为什么时间之箭只指向一个方向？为什么我们对未来的看法是有限的？
在空间中，我们可以向前和向后，向左和向右，向上和向下移动。在太空中，我们也总是可以返回到同一个地方。但在时间上，我们无法做到。物理学中的许多方程都包含时间作为参数，你可以像电影一样在那里来回运行。在现实生活中，这是不可能的，即使有时你很想回到过去。
为了理解这些问题，你必须把物理学的所有领域放在一起看：最小的理论——量子物理学，最大的理论——相对论，以及众多粒子的理论——热力学。
有一件事是清楚的：没有时间就没有发展。时间既是一种诅咒，也是一种祝福。我们的出生和经历与我们的衰退和死亡一样，都归功于它。谁有时间，谁就有开始和结束。在一个静态的宇宙中，将没有什么可以遭受和失去，但也没有什么可以体验和发现。
一般来说，物理学中时间的出现被解释为熵的后果——不可阻挡的衰败。与许多其他物理学定律不同，热力学关于熵的主要定律只有一个方向：它必须增加。就像时间一样。因此，过程变得不可逆——它们在时间上只向一个方向运行。一旦你烧了一本书，用它来加热蒸汽机，同样的书就不会再从书的灰烬中自发产生。无论在哪里做工作，无论在哪里消耗能量，都会有一点能量流失，并以日益紊乱的形式消逝。当我们生活、呼吸和运动时，我们消耗能量，增加熵。所以任何活着的人在时间上只能朝一个方向移动。
引力也是一个奇怪的单行道。电荷可以是正的或负的，相互吸引或排斥，磁场有南北两极，只有引力没有对应的。质量只会相互吸引。一块石头在地球的引力场中总是往下掉，而黑洞总是由于质量而变大。
然而，恰恰是这种单向的交通，首先使发展成为可能。如果宇宙大爆炸后没有引力，气体和物质就会在虚无的空间中消失。恒星和行星就不会形成，人类也不会进化。没有引力，太阳就不会燃烧，植物就不会生存，人类就不会吃饭。我们的存在归功于引力。
熵总是在增加这一令人沮丧的命题也有一个积极的变体：通过有选择地使用能量，我可以在某些地方减少熵。只要有一点能量，我就能把孩子们的房间整理好；只要有一点能量，我就能写一本书——以宇宙的总能量为代价。只有时间和引力的箭头允许空间中的创造性岛屿。最大的问题只是：所有这些起源能量来自哪里？这仍然是我们宇宙的伟大奥秘之一。
然而，赋予我们生命的东西也为我们对全知全能的渴望设置了限制。熵越大，我对单个粒子的过去或未来就越不了解。我知道，最终一本书会溃散成灰烬。但无法预测灰烬将如何分配。因此，世界的进程本来就是非决定性的，不是固定的。
从一些谈话中，我得到的印象是，还有许多具有科学意识的人，心中保持着对世界的严格决定论观点，虽然这并不明智。如果人们只知道世界在某一时间点的确切状态，那么所有事物的进程将是完全固定和可预测的，甚至是可预先计算的。世界确实会成为一个大的电脑游戏。这也将使人类的自由意志只是一种幻觉——在我们从环境中吸收的信息的影响下，我们脑细胞中的量子系统最终预定的发展结果。但那样的话，每一个决定都会在做出之前就已经做出了——甚至在任何人出生之前很久。是大爆炸决定了我此刻举起手指发出警告吗？
世界是不可预测的，从根本上说也是如此！物理学家理所当然地对他们所能计算的东西感到非常自豪，但有时却忽略了他们自己的局限性。决定论是物理学家的粉色独角兽：在他们的梦中很迷人，但在现实中不存在。决定论大约只存在于短时期和小范围内。如果我把多米诺骨牌堆放在合适的距离上，并推倒了第一块多米诺骨牌，那么就可以确定最后一块多米诺骨牌也会倒下。但从根本上说，未来和过去都无法计算。随机的迷雾阻挡了我们进入永恒的清晰视野。在现实生活中，多米诺骨牌并不总是像我们想象的那样倒下，例如当薛定谔的猫碰巧走进房间的时候。
我的同事、来自莱顿的西蒙·波特吉斯·茨瓦特（Simon Portegies Zwart）形象而深刻地证明了这一点。他用计算机模拟了三个不旋转的黑洞的运动，只使用了牛顿的经典引力定律，并以任意的精度进行数值计算。这是关于可以想象的最简单的物理系统。当然，人们期望能够计算出这三个引力系统在任何时间长度上的前后演变，并具有任何程度的准确性。事实上，情况并非如此，因为在宇宙年龄段内，除非黑洞之间的距离以普朗克长度的精度为人所知，否则该系统会发生不可预测的变化。普朗克长度约为10-35米，它是我们完全可以知道的最小的距离——远远低于任何量子粒子的大小。这么小的距离原则上是无法测量的，因为在这个维度上，所有已知的自然规律都失效了。但这也意味着，即使是由三个简单的点状质量组成的系统，其演变也变得不可逆和不可预测。反之，这种系统也不能被追溯。我们没有办法知道这三个黑洞是从哪里开始的。
如果西蒙·茨瓦特周围的同事计算的是一个可变形行星系统，而不是黑洞，或者如果他们使用爱因斯坦相对论用到的那种更复杂的方程，而不是牛顿的简单引力定律，这个系统的发展会更加混乱。如果你再把更多的恒星和黑洞拿出来，一切就像完全的混乱。我们必须接受，宇宙从根本上说是不可预测的，是混沌的！
需要我补充的是，一个人与三个黑洞的系统相比是否更加复杂得难以想象？可能不会！即使在很短的时间范围内，没有人是可以预测的，所有小孩子的父母都知道。因此，任何梦想在某个时候将人转移到计算机中并在那里工作的人，最好是梦想着粉红色的独角兽——至少它们在物理上不是不可能的。人类受制于自然法则，但他们自己，在内心深处，从根本上说是自由的！
甚至在我们的大脑中，一个决定的起源也会非常迅速地消失在微观层面的不确定性的迷雾中。然而，雾状的量子泡沫并没有为我做出决定。与一些物理学家的说法相反，我确实仍有自由意志，因此不能免除我的行为的责任[230]。我不能把这种责任委托给我大脑中的量子粒子，它们与我无关，也无法为我做出任意的决定，因为“我们”不是那么混沌。我不仅是我可以被分解成的各个部分，而且是它们在时间中的互动和发展。从此，新的和独立的东西总是会产生的——我的“我”[231]。
然而，“我”是什么，在哲学中仍然像物理学中的时间性质一样模糊不清。我的部分信念是，“我”不仅包括我在此时此地的量子泡沫，而且始终包括我的过去和未来——在我的视野所及之处。在“我”中聚集了我的思想、我的记忆、我的现在、我的希望和我的信仰。所有这些都是“我”。所以“我”可以随着时间的推移而改变，因为我的视野会随着我的每一步而转移和移动。在这样做的过程中，我也一直在改变自己，而不曾成为完全不同的人。
但是，这种时间的迷雾，这种双向的不确定性，在物理上是怎么来的？我们无法准确地向前看或向后计算，正是因为我们无法绝对准确地了解这个世界上的任何东西。
例如，为了无限精确地了解某件事情，我们必须测量无限长的时间——但这在一个只有有限年龄和有限大小的宇宙中是不可能的。在一个有时间的宇宙中，原则上没有什么是准确的。如果某样东西是无限小或无限短，你就必须花费无限的能量来无限准确地测量它。这甚至可以从数学上显示出来[232]，并导致了著名的海森堡不确定性原理。它说，你永远不可能确切地知道一个量子粒子的所有属性——而你在原则上不能确切知道的东西，在物理上也不确切存在！
在这方面，我们在学校课程中学到的数学方程式欺骗了我们。它们描述了一些具有不存在的精确度的性质。因此，瑞士物理学家尼古拉·吉森（Nicolas Gisin）建议使用一种新的、直观的数学[233]，考虑到数字的不精确性。数字只会随着时间而变得更加精确。夸张地说：“二加二等于四”只有在无限长的时间后才是完全正确的。例如，要知道一个面包是否正好有两公斤重，我将不得不测量无限长的时间，但那时它已经过期了——或者被吃掉了。
如果光速是无限的，任何来自太空的信息都会立即到达我这里，即使是在无限的距离上。经验宇宙将没有边界，并将是无限大的。一切都会同时与其他事物相连。但由于光速是有限的，在空间和时间上没有经验上的无限性，所以永远没有绝对的准确性。因此，光速的有限性为我们开启了一种特殊的自由，永远只有此时此刻才是最重要的。每个地方都有自己的现在、过去和未来。明天会对我产生什么影响，我现在无法知道，事实上我甚至无法看到它，只能期待它。未来直到明天才会真正进入画面。
也正是这种有限性使我们的生活成为可能。根据热力学定律，一个无限延伸和无限古老的宇宙将是无尽的任意和永恒的无聊。如果在几乎无限长的时间之后，所有的恒星都烧毁了，所有的物质都衰变了，每一个黑洞都被湮没了，那么宇宙将是一个空旷的、没有结构的、由无限弱的光波组成的射线的海洋。
因此，正是具有起初的状态使我们的宇宙如此宜居和可爱——而每一个起初，正如我们所知，都有内在的魔力。但我们也不应该太害怕结束。在宇宙的演化过程中，已经有许多令人惊讶的曲折和许多创造性，我们可以期待更多。创造性的力量创造了一个开端，为什么不能持久？
在随机性和可预测性之间取得精细平衡的是我们宇宙中的生命。我们既不能摆脱自然规律的约束，也不是它们的奴隶。如果你看一个单一的粒子，未来是完全任意的。如果你在一段时期内观察许多粒子，一切都以一定的概率和规律性发生。如果你在一个特别长的时间段内观察到极大量的粒子，那么对于每个单独的粒子来说，几乎任何事情都有可能再次发生。人类的生活发生在中间地带：一半是可预测的，有混乱和阳光的机会，但也有一次又一次的自由决定。在我看来，云雾森林是一个很好的比喻，说明了人类生活的这种状态。
起初与彼岸世界
当我还是孩子的时候，经常在深夜躺在床上思考。“天空的背后到底是什么？”我问自己。“如果天空背后有什么东西，那背后的背后是什么？背后的背后的背后又是什么呢？那里有上帝，还是空虚的无限呢？”
一些物理学家声称，这样的问题是幼稚的[234]。我喜欢保持幼稚的好奇心，从不停止询问——即使我想，我也停不下来。
我成为科学家是为了能看得更远，但我的科学目光永远不会达到无限大。无限实际上不能被想到，也不能被实际测量，这就是科学无法接触到无限的原因。无限是一种数学抽象，是一种形而上学的猜测。
在今天既定的世界模式中，我们对无限的看法在大爆炸时就结束了。我们的时间和历史由此开始，一切都在它的安排下成为现实。宇宙大爆炸是大量集中的能量[235]。我们今天看到的一切，每一种形式的物质或能量[236]最终都要回到这个原始的能量，我们自己也是如此。
一个几乎无限小的空间在短短的10-35秒内突然膨胀并呈指数增长[237]。那是一个纯粹的能量和光的原始闪光，从中产生了基本粒子的量子糖浆。质子和电子被创造出来，构成了我们物质的组成部分。38万年后，质子和电子找到了彼此，形成了氢原子，充斥着宇宙。物质和光突然分离，各奔东西。暗物质在其自身引力的影响下集中起来：暗星系从大爆炸的残余物中升起，将氢原子聚集在它们周围。这就产生了由闪耀的恒星组成的星系。恒星形成新的元素，并在巨大的爆炸中把它们扔回太空。
从第一批恒星的灰烬中，新的恒星、行星、卫星和彗星再次诞生。恒星生命的循环开始了，最后形成了我们的地球。水落到地上，聚集起来，与星尘一起成为真菌、细胞和植物。这种新生命改变了世界，大气层形成，云层破裂，动物进化。最后出现的是人类，在日月星辰的照耀下，人类在地球上居住和征服，建造城市，了解世界、时间和空间，并为它们写书——所有这些都是在大爆炸的喧嚣中产生的。
我们的宇宙在所有情况下都在运作，这简直令人惊讶。产生一个宇宙是物理学的走钢丝行为。如果引力更强，恒星就会坍缩成黑洞。如果它更弱，一切都会因暗能量而飞散。如果电磁力更强，恒星就无法辐射[238]。宇宙之轮交错运转，使我们的生命成为可能，这仍然是时间的最大奇迹。任何在宇宙大爆炸刚刚发生后预言他自己有一天会从这个混沌中出现的人都会被宣布为疯子。物质一下子就能思考，形成自己的观点、创造力和个性，这在物理学教科书中根本没有设想过——但我们却在这里。(https://www.daowen.com)
解释这一谜团的一个流行答案是，实际上不只有一个宇宙，而是有许多个宇宙，它们像草地上的花朵一样绽放和消逝——每个宇宙都有一点不同。因此，我们恰好生活在那个也使生命成为可能的宇宙中，因为那是我们唯一能看到的。
那么，我们是否需要考虑得更大一些？我们会不会在我们的宇宙中发现古代宇宙的痕迹，比如两个宇宙的碰撞所产生的大规模结构？就个人而言，我甚至怀疑超大质量黑洞是古老宇宙的最佳化石——毕竟，它们是像我们这样的宇宙最后应该留下的东西。迄今为止，这些都没有被发现。也就还没有证据表明平行宇宙真的存在，更别提测量它们。
但是，仅仅从一个非常不可能存在的宇宙的存在，并不能得出结论说一定有许多个宇宙。如果我的邻居买彩票中了头奖，这并不意味着他已经玩了100万次[239]。我们最多只能说，我们碰巧住在一个绝对幸运的人的隔壁。如果这是我们所见过的唯一一次抽奖，而且我们不知道抽奖的确切规则，我们就不能从中推断出有多少抽奖者或有多少个宇宙。
在没有具体的证据希望的情况下，问题在于多重宇宙仍然是物理学还是已经是形而上学。我们无法看透开始时的奇点，也无法看透我们自己宇宙的边缘。即使有人认为多重宇宙是真实的物理学，而不是一厢情愿的想法，问题仍然存在：多重宇宙从何而来？我们只是把我们的无知转移到了物理学的某个地方！
霍金声称，问大爆炸之前是什么，就像问北极以北是什么一样没有意义。他提出的世界模型中，时间坐标永远不会从零开始[240]。我认为这是在耍花招，因为北极只在特定的世界模型和特定的坐标系中是一个问题。事实上，任何只想到一个局限于球面的世界的人都无法回答这个问题。然而，他可以不受干扰地去北极以外的所有方向，想知道北极以上或以下有什么。
还有人说，宇宙是从无中自发产生的，但这取决于如何定义无。每一个关于世界起源的理论都至少以一套自然法则、一套数学方程开始——而如今通常是以一片弥漫的量子泡沫的海洋开始，一个新的宇宙可以从中自发地出现。在任何模型中，宇宙实际上都不是从无中产生的——对多重宇宙来说也是如此。
“太初有道……”是《约翰福音》的开篇，也是《圣经》中最著名的引文之一[241]。每一门自然科学的开端都是世界运行的规则，从中产生了一种语言。但这个起初的“道”从何而来？规则从何而来？物质又是如何凭借着规则产生的？
“……道就是神”是本节的第二部分，是决定性的部分。几千年来，人们一直在问自己第一原因的问题，在基督教-犹太教文化领域，这个原始问题的答案是“上帝”。“上帝”起初只是一个旁白，每个人都必须自己填写。然后出现的决定性问题是：谁或什么是上帝？这个问题的表述已经清楚地表明，这里触及了一个远远超过物理学及其极限的层面。
然而，人可以自己决定关于上帝的讨论是否属于物理学的范畴。就个人而言，不可知论的态度当然可以理解，因为处理什么是生命的起源和意义的问题仍然是一个非常个人的决定。人们不一定要问这个问题，但可以问。
在现代天体物理学发展的背景下，不可知论的态度也可以是相当合理的。占星学和天文学只是在从古代到现代的漫长过程中相互分离。今天，一个从事占星术的天文学家不会被他的同事当作科学家认真对待。他们会指责他是一个假的科学家。
科学越来越独立的过程在现代导致了宗教、哲学和神学问题完全被排除在自然科学之外。这是科学从教会和哲学家的指令中解放出来的过程的一部分。然而，这并不意味着这类问题应该在原则上被排除。对非宗教问题的自我限制是自然科学的一种方法，不是一般的答案。
在这方面，不能从科学中推断出没有上帝——只是因为在物理学中还没有“上帝是否存在”这样的问题。无神论是一种合法的信仰，但它不能在科学上得到证明。在我看来，用科学来否定上帝和用科学来证明上帝一样，都是无稽之谈。
向我们展示“限制”是世界的一部分的不仅仅是黑洞。任何敢于超越物理学极限的人都无法超越神。正是因为自然界为我们的知识设置了基本的限制，我们才会反复撞到它们，用我们的问题撼动通往天堂的大门。限制也有一些令人欣慰的地方，因为它们防止了人类的傲慢，使我们能够相信和希望。我认为，如果真的问到人类认知的极限，然后超越这个极限，完全无神的物理学是不可能的：我们人类的内心深处总想问些大问题。询问从何而来、向何方去、为何而来，就像是我们人类灵魂的一种原始本能，使我们一生都在忙碌和探索。宗教、哲学和科学在这一探索中发挥着各自的作用。当一门学科声称解释整个世界是自己的特权时，事情就难办了。
因此，科学最好接受其局限性，成为建设性对话的伙伴，而不是把自己提升为最终的全能解释者。否则，科学本身就很容易被它无法实现的救赎的期望和承诺所累。在我看来，仅仅借助科学和技术来满足我们的精神需求是危险的——对科学本身的可信度也是如此。
但是，上帝今天还值得谈论吗？由于科学的进步，上帝不是已经缩减为一种权宜之计，被我们的知识降到了一个越来越小的遥远角落？那些声称上帝是多余的，因为现代物理学已经回答了所有问题的人，就像斯蒂芬·霍金所做的那样，是把事情变得太简单了。相反，我说：上帝在今天比以往任何时候都更有必要。最后，尽管我们发现了生命和宇宙发展的许多方面，但自然科学并没有向“我们从哪里来”这个伟大的哲学问题迈进一步。就像一个人无法达到无限一样，一个人也不可能接近原点。今天我们知道的东西比以前多得多，但我们也知道更多我们无法知道的东西。上帝应该填补的无知的缺口已经变得比以前更大、更根本。它包括整个宇宙的起源，可能是许多个宇宙，以及整个亚原子量子世界。它们是从什么地方产生的，又会导致什么？我们对空间游戏的规则有了更好的理解，但游戏和规则从何而来，我们并没有回答。任何站在令人印象深刻地耸入天空的知识塔上，声称科学取得了全面的胜利，宣布上帝死亡的人，都不会先让上帝从远处露出温和的微笑[242]。
因此，信仰和科学之间的辩论让我觉得是兔子和刺猬之间的竞赛。被称为科学的兔子取笑对手的歪腿，勤奋地来回跑动，却发现上帝就像狡猾的刺猬一样始终坐在那里一动不动。
但这样说来，上帝是否只是一个抽象的概念和人类的投射？当然就是这样，因为任何关于上帝的概念都是人类的和抽象的。我们的头脑试图理解一些难以理解的东西，为此我们也使用抽象的概念。但这并不意味着出现在它们背后的东西不存在。复数是数学方程中的一个抽象概念，然而它却导致了对真正存在的非常真实的正电子的预测。
事实上，自然法则也是抽象的人类构造，却描述了明显真实的过程。严格来说，自然规律只存在于我们的头脑中。没有一个苹果知道牛顿的万有引力定律或爱因斯坦的相对论，然而每个苹果每次都会掉下来，不管是从什么高度掉下来。万有引力定律是真实的，因为苹果会掉下来；同样，作为第一因的“上帝”也是真实的，因为世界产生了。
自然规律是用数学语言对现实的抽象描述。但自然规律并不能全面地描述现实的全部。它们对简单系统的描述惊人地准确。自然界越是复杂，就越难用简单的数学来表达它。每一个数学公式，每一个计算机程序都只是对现实的一种近似。只有现实本身才是对现实的完美描述，只有宇宙才是对宇宙的完美描述，只有人才是对自己的完美描述。但我们没有这些完美的描述，所以只有许多不充分的方法，可以供现实和宇宙，还有作为人类的我们使用。
同样，只有上帝本身才是对祂自己的完整描述。任何关于上帝的谈话都只能是支离破碎的。任何认为自己确切知道上帝是谁或上帝不是谁的人，显然没有理解他或她。因此，在《圣经》中有不要形成上帝的具体形象的戒律，这是一个深刻的洞察力的标志。上帝是无法用任何形象来把握的。Deus semper maior——上帝总是比我们想象的要大。这对信徒和无神论者都是如此。有时我很失望，上帝被扭曲成一个漫画，人们或是将祂用来给自己贴金，或是取笑祂。上帝既不是一个意大利面条怪物，也不是一个胡子刮得光溜溜的美国白人老头。
但是，思考上帝到底有没有用呢？如果上帝超越了我们的经验，那么谈论上帝的意义何在？即使宇宙的起源最终是不可知的，我们也可以研究它的影响。事实上，物理学家还计算了黑洞的内部，尽管它们的内部根本无法测量。
18世纪初，戈特弗里德·威廉·莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）提出了一个非常简化的上帝版本，即上帝作为钟表大师的形象：上帝是第一因；祂让世界运转起来，从那时起，上帝精心建造的完美轮回就一直持续不断地运行。上帝的工作如此完美，以至于祂不再需要为这个宇宙担心。因为祂的世界是所有可能的世界中最好的世界。莱布尼茨的上帝是启蒙运动的上帝，祂至今仍萦绕在一些人的头脑中——无名无姓，不为人知——尽管他们深知世界并不完美。
事实上，即使是这个钟表匠的上帝也并非无关紧要，因为在科学思想中，因果律是核心。如果上帝对我来说只是所有自然法则和世界起源时的初始条件的非个人总和，那么是的，仍然是这些自然法则和初始条件在支配着我们的宇宙，我也在衡量着它们。它们反映了宇宙之始。因此，神的工作和性质在今天仍会存在并可测量。那么，在某种意义上，天体物理学就是在现在的光线下寻找这位钟表大师过去的痕迹。
同样，几千年来，神学家们一直在为上帝是谁或什么而绞尽脑汁，在当下寻找上帝的踪迹。对我个人来说，上帝不仅仅是一个钟表匠。在我的宗教中，有一部书是见证了上帝的名字、遭遇、故事和与人的关系的丰富宝藏。其他宗教也有相应的神性叙述。这些关于上帝的描述是在许多代人与这个世界打交道的过程中，从人们的快乐和悲伤的经历、问题、渴望和希望中产生的。所有这些都描述了有经验的现实，但不是用数学语言写的，而是用经验、诗歌、梦想、预见和智慧的语言。
我是否被爱或我的价值的问题并没有导向数学的语言——也许除了我自己是个数学家，以及我能领略数学之美外。在我看来，仅仅因为今天的我比一百年前的人更了解物理学，就认为我可以而且应该把所有这些人类的经验放在一边，这似乎是大胆的，几乎是傲慢的。
因此，这种对上帝的寻找仍然是贴切和重要的。因为对起初时刻的思考方式也决定了人们如何看待今天和明天。从钟表匠上帝那里，我期待着规律性和可靠性，但对我或任何其他人却没有兴趣。但是，如果“上帝”对我来说不仅是某种东西，而且是一个人，也就是说，像一神论宗教中的某个人，那么我期望他与我互动，我可以从他那里期望今天和明天的新东西。上帝作为一个对应方，使相遇成为可能。在基督教信仰中，上帝的个性既表现在人子耶稣基督的赐予上，也表现在信徒的群体和创造的伟大上。
把上帝描述成一个人的想法很可能会让不可知论者或无神论物理学家怀疑我，但这个想法没有人们想象的那么疏远。质子显然出现了人格化的能力，因为它们可以形成一个人。显然，物理学成功地从大爆炸、一些物质和一些自然法则中产生了具有意识、抽象思维、感情、幽默以及目的和责任感的人类。因此，生命、个性和人格产生的可能性一定在大爆炸的规律中内蕴。当然，不一定是预定的。但很明显，产生人格的可能性并没有被排除，因为我们在这里！松散地基于笛卡尔的基本见解“我思故我在”，人们也可以说“我在，故可能”。如果物质有思想和感觉，为什么创造者上帝，即第一因，不可以同样地有精神、感觉和思想的个性呢？对于能够思考充满生命、可能性和多元世界的宇宙的物理学家来说，具有人格的上帝在我看来并不是一个不合理的想法——至少比像有些同行那样把世界想象成一个程序化的计算机模拟要合理得多。几千年来，许多人都相信有一位个人的上帝，但这并不意味着这种信仰落伍或荒谬。
然而，上帝的人格是超越物理探测器的。如果宇宙的科学向我们展示了我们是多么的渺小，那么上帝就在告诉我们，我们是多么的宝贵。自尊心不是一个物理上可测量的数量，它必须来自外部，并能在内部感受到。爱的宣言无法用粒子加速器或望远镜来理解——除非是认为整个奇妙的宇宙，即使有其悲伤的一面，也是对我们人类的一个爱的宣言。爱的宣言是极其个人化的：对一个人来说，它们是充实的；对另一个人来说，它们让他感到寒冷。收到同一封信的两个人，往往会在信中读出完全不同的意思。询问上帝的人格是一种深刻的人类经验，每个人都必须自己经历，物理学不能为我们做到这一点。然而，这些经验是可以分享的；经验之间也可以是相似的。因此，它们也不完全是任意的和反复无常的。
在这方面，当人们问我如何调和科学与信仰时，我总是感到惊讶。我的信仰与许多奠定了现代科学基础的科学家并没什么两样。这些人中有尼古拉·哥白尼、约翰内斯·开普勒、马克斯·普朗克、阿瑟·爱丁顿，他们和科学史上的许多其他杰出人物都是具有深刻信仰的人。即使在今天，我也可以在荷兰科学院的大厅里闲逛时，与一个人讨论量子物理学的惊喜，与另一个人讨论深奥的神学问题。
对我来说，自然法则和我一样都是创造的一部分。如果一个苹果按照自然规律掉下来，那么对我来说，这是伟大的物理学，但也是一个可靠的创造者的表达，他在昨天、今天和永远都是一样的。而对其他人来说，这只是一颗苹果落地。
此外，对我来说，上帝不是什么无情的抽象，而是一个人。我在自己、在之前存在以及在与我同时的人的经历中，亲自体验到上帝的这一面。我在祈祷中独自认识祂，在庆典中感受祂，在仰望耶稣中观想祂，在宇宙的宏大和美丽中体验祂。当我抬头看向天空时，我不仅看到了自然、无穷和生命，还看到了彼岸的世界。物理学给我带来了新的奇迹，但它并没有夺走我的信仰，而是扩大和加深了它。当我看到耶稣基督时，我发现了造物的人性和万物的创造者。因此，我为自己找到了一位包容起点和终点的上帝。我不需要再向祂证明什么，也无法证明什么，而我始终和祂同在。
但是，正如怀疑主义在科学进步中起着重要作用一样，怀疑也是我信仰的一个重要因素。信仰的实验领域是生活，因此我的生活和信仰必须始终面对批评。也许今天有那么多的人对教会感到绝望，是因为有些教会对自己的怀疑太少了！因为世界的本质和上帝的本质总是比我们有限的头脑所能掌握的东西更复杂。没有自我批评的科学是江湖骗术，没有怀疑的宗教是亵渎，没有不确定性的政治是欺诈。我们不可能知道一切。
我们的自然限制和无知也造就了我们独有的魔力，因为正是这些限制使我们成为寻找者。恰恰是这个世界上的不确定因素让我们能够做出决定并提出新的问题。一个没有任何新事物可供发现的科学会有多大的魅力？没有问题的人生会是怎样的？一个一切都预先计算好的生活有什么趣味？一个因为你已经知道了关于他的一切，因而不需要再相信的神算个什么？有所不知、有所不能是有益处的。这也是自由的一种形式，也许甚至是其基础。
当然，我不能禁止上帝在这个世界上的某个时刻被证明，从而剥夺我的信仰自由——当然，这样子我将深感失望！
也许，毕竟，人在这个世界和远方的真正使命是不断地询问、寻找和发现。这就是我们与宇宙中其他存在的区别所在。因此，知识的局限性既是一种祝福，也是一种挑战。视野的本质是你永远无法超越它，但你总是可以扩大它。通过思考、询问、怀疑、希望、爱、相信，我们扩大了自己的视野。
在这本书的开头，你我一起进入太空旅行，经过月球，经过我们太阳系的行星，进入银河系，拜访燃烧殆尽的恒星和黑洞。这场进入宇宙的旅程是一场接力赛，一代又一代的天文学家将知识的接力棒传下去，开辟新的世界。对我来说，这个旅程不是对知识的征服，而是更类似于朝圣，在这个过程中我们的思想得到了拓展。最后，这个旅程会回到我们自己和我们未解决的问题。因此，现在是我们从狂妄的世界征服者变回谦卑的寻找者的时候了。
那些寻找的人内心总是带着希望，希望在他们的寻找中找到什么。每个寻找者往往同时也是希望的承载者。当我的同事哈拉尔德·莱施（Harald Lesch）在德国天文学会成立一百周年之际举行仪式性演讲后，他被问及人与信仰的意义。在这样做的时候，他提到了使徒保罗，他写道：“如今常存的有信、有望、有爱这三样，其中最大的是爱。”[243]
我们人类不过是广袤空间中的一粒尘埃上的一粒尘埃。我们不能使恒星爆炸，没有让星系轮转，苍穹也不是唯独在我们的头上铺展。但我们可以欣赏和质疑宇宙。我们可以在这个世界上相信、希望、爱——这使我们成为非常特别的星尘。
如果今天地球在太阳系中消失了，如果今天太阳系从我们的银河系中消失了，如果今天整个银河系从宇宙中消失了，这对宇宙来说并不重要。尽管如此，宇宙将错过一些非常宝贵的东西，即我们的信念、我们的希望、我们的爱——以及我们提出的问题，这些问题使光明一次又一次地照亮黑暗。
[226]《圣经·耶利米书》33:22。
[227]希格斯机制并不是质子具有质量的原因，QCD机制才是。人体中来自于希格斯机制的质量只有很少一部分。——译者注
[228]参见：John Horgan, The End of Science (New York: Little, Brown, 1997)。
[229]参见文章：Ethan Siegel, “No Galaxy Will Ever Truly Disappear, Even in a Universe with Dark Energy,” Forbes, March 4, 2020, https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/03/04/no-galaxy-will-ever-truly-disappear-even-in-a-universe-with-dark-energy。
[230]例如，Sam Harris, Free Will (New York: Free Press, 2012), 5 (Kindle version)：“自由意志不过是一种幻觉。我们的意志根本不是我们自己创造的。我们的思想和意图产生于我们自己不知道的背景原因，我们既不能感知到它们，也对其没有任何控制。我们没有我们认为的那种自由。自由意志实际上不仅仅是一种幻觉（或还不如），因为甚至连关于它的概念也无法具有连贯性。我们的意志要么是由先前的原因决定的，因此我们对它们不负责任；要么是偶然的产物，因此我们还是对它们不负责任。”
[231]在这种语境下，科学家们也开始讨论“出现”这一概念的定义。
[232]为精通数学的读者举个例子：我借助于傅里叶变换来确定平坦空间中的光波的频率。但是，只有在我把波从-∞到+∞进行积分时，我才能得到无限精确的值；此时，譬如说，正弦函数的傅里叶变换与德尔塔（δ）函数（delta function）完全相等。如果我的积分时间少于永恒，那么即使是一个完美正弦函数的频率也总是不精确的。出于同样的原因，只有当我拥有无限多的频率或波长时，我才能无限精确地测量一个事件的时间点或位置。但是，由于每个事件和每个粒子在空间和时间上总是有限的，所以事实上它们也总是不精确的。
[233]参见文章：Natalie Wolchover, “Does Time Really Flow?: New Clues Come from a Century-Old Approach to Math,” Quanta Magazine, April 7, 2020, https://www.quantamagazine.org/does-time-really-flow-new-clues-come-from-a-century-old-approach-to-math-20200407。
[234]参见：Lawrence Krauss, A Universe from Nothing: Why There Is Something Rather than Nothing (New York: Atria Books, 2014): Pos. 104/3284 (Kindle version)。
[235]因此，在宇宙之初的熵实际上比现在要低，因为现在能量和质量广泛分布在整个空间。每个单独的恒星、行星或人可能看起来比大爆炸时更“有序”，但从整个宇宙的角度来看，它们无关大局。这就像游戏室里装满玩具积木的盒子：在大爆炸的那一刻，一切都在小盒子中；而现在的一切却散布在一间巨大的游戏室里。即使你拿了一些积木，在这边或那边建几个漂亮的小房子，整体的局面也依然是巨大的无序。
[236]唯一的例外可能只有暗能量，因为它可以是空的空间的能量。
[237]这一图景依赖于随着选择的宇宙学模型的不同，具有不同的版本。——译者注
[238]参见：Martin Rees, Just Six Numbers: The Deep Forces That Shape the Universe (New York: Basic Books, 2001)。
[239]参见论文：K. Landsman, “The Fine-Tuning Argument,” arXiv eprints (May 2015): 1505.05359, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2015arXiv150505359L。
[240]我本想与他本人讨论这一问题，不过至少，我们还可以从这篇文章中读到他的观点：Stephen Hawking, Brief Answers to the Big Questions (London:John Murray, 2018)。
[241]《圣经·约翰福音》1:1。这一段经文的全文是：“太初有道，道与神同在，道就是神。”
[242]《圣经·创世纪》11:1—9，巴别塔的建造。在这个著名的故事里，上帝必须先降临世间，才能勘察塔的状况。
[243]《圣经·哥林多前书》13:13，保罗赞美爱的诗歌。
