如果世上没有宗教
刚出生时,我们既不能走路,也不能集中注意力,甚至也没法问问题。随着我们逐渐成长,我们的世界也在逐渐扩大。我们探索了婴儿床、卧室、整间公寓以及它的阳台。我们第一次去体育场,第一次上学,第一次上大学,第一次坐飞机。我们意识到自己生活在一个人口超过70亿并且还在不断增长的星球上,我们身处的文化只是数百种文化中的一种。我们了解到地球已经经历了数十亿年的历史,现代文明只是时间轴上的一个小点,在夜空中一闪一闪亮晶晶的是其他恒星,其中还有一些是整个星系,这些事物全都位于一个也许无限大的宇宙之中。
随着对世界的探索愈发深入,我们也愈发认识到自己的渺小,而科学加深了这种认知。宇宙很大,而我们很小,只是在一颗中等大小的岩质行星上爬行的渺小生物,而整个可观测宇宙中大约有2000亿个星系,其中每个星系大约包含1000亿颗行星。我们其实并不重要:宇宙中的绝大部分物质(大约85%)都是暗物质,而不是构成我们的普通物质。无论我们取得怎样的成就,最终也都会随着熵增而灰飞烟灭。
有些人在这种微不足道中找到了安慰,另一些人则为此惴惴不安——他们希望人类能够扮演更为重要的角色。这些人坚持认为,我们自身的存在一定是有意义的。他们总是会问:宇宙是那个样子,而我们是这个样子,这不是很神奇吗?难道这里面就没有什么特别之处吗?
我们的宇宙是否特别适合生命的发展,我们的存在是否标志着有一种智慧的存在把宇宙条件设置到了恰到好处的状态,这问题徘徊在科学与宗教的边界上。例如,哲学家、神学家理查德·斯温伯恩(Richard Swinburne)以及天体物理学家杰兰特·刘易斯(Geraint Lewis)和卢克·巴恩斯(Luke Barnes)都认为宇宙需要一个造物主,并且他们认为自己的观点是基于科学的。史蒂芬·霍金则提出了最鲜明的反对观点,他认为我们生活在一个不需要造物主的多元宇宙中。
这些观点听起来完全相反:一方声称造物主是必要的,另一方则认为这是不必要的。然而这些观点的相似之处在于,它们都是无关乎科学的。它们都假设了一些对于描述我们的观测结果来说不必要的东西存在。
问题是这样的。目前已知的自然规律中包含26个常数。1我们无法计算这些常数,只能通过测量来确定它们的数值。精细结构常数(α)决定了电磁力的强度,普朗克常数(ħ)告诉我们量子效应何时变得显著,牛顿常数(G)量化了引力的强度,宇宙学常数(Λ)决定了宇宙的膨胀速率。除此之外还有基本粒子的质量,等等。
你可能想问:“如果其中一个或几个常数的值与我们现在所测量的值略有不同,那么宇宙会变成什么样?”想象一下,上帝坐在一个满是旋钮的大型面板前,每个旋钮上都贴着一个常数的标签。上帝调皮地咧嘴一笑,略微调整了几个旋钮,于是我们宇宙中某些常数的值发生了变化。突然之间,人类消失了。
如果改变的自然常数过多,我们所知的一些对生命诞生至关重要的过程就不会发生,我们也就不可能存在。举几个例子,假如宇宙学常数过大,那么星系就永远无法形成;如果电磁力太强,核聚变就无法点亮恒星。这样的例子比比皆是,但是和我们正在进行的讨论关系不大,我就不在此一一列举了。
让我们直接切入重点:这些常数的数值恰好能够允许我们人类存在,这根本不可能只是巧合。因此,我们所观测到的宇宙就需要这样的解释:一个上帝不断微调着面前的旋钮。如果这不是上帝的杰作,那就需要找到其他解释,多元宇宙假说就是一个候选。按照这一观点,如果任意可能出现的常数组合都对应着一个宇宙,那么其中肯定包含我们的宇宙,这样一来问题就解释清楚了。2
然而,多元宇宙假说什么也解释不了。一个好的科学假说应该有助于计算出测量结果,这样的话你只需要知道科学家能否真的根据假说来计算测量结果并取得成功,就可以判断这个假说是否正确。但是没有人用多元宇宙假说算出过任何有实际意义的东西。因为如果想要计算在我们这个宇宙中取得的观测结果,这些常数的数值就不能改变。只是动动嘴皮子宣称“它们存在”是没有用的。
如果物理学家执意根据多元宇宙假说进行计算,那么结果(确切地说,其实根本得不出什么结果)可能会相当滑稽。在这些计算中,物理学家要假设不同类型的宇宙(不同的常数组合各自对应的宇宙)以一定的概率存在。这叫作概率分布。一个很常见的例子是,对于一个质地均匀的骰子来说,它每一面朝上的概率都是1/6。
其他宇宙存在的概率是不可测量的,因为我们无法测量观察不到的东西,所以物理学家只能做出一系列推测。如果他们试图计算我们宇宙中某些观测结果出现的概率,那也只不过是重新表述了他们的假设,根本什么结果也得不到——垃圾进,垃圾出。但是这带来了新的问题,现在他们必须先解释清楚,某人在多元宇宙中观测到某些东西的概率是多少。并且,在一个自然规律截然不同的宇宙中,“某人”是什么意思?
几年前有过这样一个例子,几名天体物理学家试图利用多元宇宙假说来计算出,星系产生我们今天看到的外观、宇宙学常数取我们观测到的取值的概率。3为此,他们通过计算机模拟来观察星系是如何在具有不同宇宙学常数的宇宙中形成的。以下是该论文的节选片段:
我们可能会想,任何复杂的生命形式是否都可以算作观察者(蚂蚁?),还是我们需要看到它们彼此间交流的证据(海豚?),还是说必须积极观察整个宇宙才称得上是观察者(天文学家?)。
当然,我们已经知道,并非所有宇宙学常数的数值都能与我们的观测结果相符,因为这个常数决定了宇宙膨胀的速度,如果膨胀太快,星系就会被撕裂。在计算机模拟中看到这一切是如何发生的是很令人愉快,但是关于海豚在多元宇宙中所见所闻的描述并不能带来更深入的见解,那只是在不可观测的宇宙中随心所欲地添加了一个不可观测的概率分布。几位作者详细阐述了他们遇到的困难:
将两种不同的概率分布4应用到这个模型上,可以得出两种不同的预测,这意味着什么?既然所有物理事实都是一样的,那么为什么模型在这两种情况下的预测是不同的?如果概率分布和宇宙无关,那么概率分布会与什么有关呢?这只是我们自己的主观看法吗?在这种情况下,你可以直接对你的多元宇宙模型发表意见,从而省去计算概率的麻烦。
你确实可以省去这些麻烦。这绝对是科学文献中有史以来最为诚恳的表述。
如果多元宇宙不能解释常数的值,那么这是否意味着我们需要一位造物主?不,这个结论同样无关乎科学,因为从科学的角度来看,根本就不需要这种解释。宇宙精细调节论的基础是,自然常数不太可能恰好是我们观测到的数值。但是这种概率无法量化,因为我们对于自然常数永远无法测量出与当前测量结果不同的数值。
若想量化处理概率问题,你就必须收集数据样本,比如持续不断地掷骰子。掷骰子的次数足够多以后,你就能得到一个有实证支撑的概率分布。但是自然常数的概率分布却没有实证支撑。为什么呢?因为它们是恒常不变的[1]。要说我们观测到的唯一数值“出现的概率极小”,这在科学上毫无意义。我们没有数据,也永远不会有数据来量化我们无法观察到的事物之概率。没有什么东西在量化意义上是出现概率极低的,因此也就没什么东西需要解释了。
举个例子。如果你在事先不知情的情况下把手伸进一个袋子里,然后拿出了一张写着数字77 974 806 905 273的纸,你会惊呼“哇!这也太神奇了!谁能解释一下这是怎么回事”吗?多半不会,因为你不知道袋子里还有什么。里面可能还装有一万亿张写着相同数字的纸、你丢失的袜子、龟背上的世界[2],或者也有可能什么也没有。如果你只是取出一个数字,那么你根本不会知道得到这个数字的概率是多少。对于自然常数来说也是一样的,我们得到了一组数字,但也只能得到这组数字。我们不知道这个结果是大概率还是小概率——而且我们永远也不会知道。
当然,要是真的想让精细调节论有效,你可以假定自然常数的概率分布,就像之前在多元宇宙中所做的那样。但这也会产生同样的问题,得出的我们宇宙的存在概率只是把你的输入回头又输出了而已。还有可能出现的情况是,根据某些概率分布,我们对于常数的测量结果出现的概率很小;但是根据其他的概率分布,它们出现的概率又变得很大。只是信奉宇宙精细调节论的人不会采纳后者,因为这样无法得出他们想要的结论。
简而言之,所谓自然常数是为了生命得以存在而被精细调节到如今的数值,这样的观点从科学的角度来说并不合理,因为它所依托的假设太随意了。虽然科学不排除造物主和多元宇宙,但科学也不需要它们的存在。
我最近参与了一场由英国基督教机构组织的辩论会,主题是宇宙有没有经历过精细调节。我的对手是卢克·巴恩斯(Luke Barnes),他是2016年出版的《幸运的宇宙》(A Fortunate Universe:Life in a Finely Tuned Cosnos)一书5的作者之一,他认为自然常数的数值需要一个解释。
我并不期待这场辩论,因为我觉得与精细调节论的信徒争论只是徒劳。他们对于把论述中科学的部分和无关乎科学的部分区分开来并无兴趣。另外,我还是一个临场反应极差的人。在公众场合,情急之下的我可能会连最明显的问题都找不出答案,甚至有的时候我连自己的名字都能念错。实话实说,我同意参与这场辩论的主要原因是他们给我钱。
这场辩论是2021年年初举行的,当时英国和德国都因为新冠大流行而处于封锁状态,所以这场辩论是在线上进行的。我在德国接入视频会议,巴恩斯在澳大利亚,主办方则驻留在英国。
巴恩斯是一个脸略大、头发浓密、蓄着大胡子的中年男性。他站在一个书架前,书架上陈列着他自己的书。和他交谈之后,我立刻意识到他是一位一流的天体物理学家,他对于自己手头的资料有着深刻的理解,无论是观测数据还是理论。他回应我对精细调节论的批评时所采用的说辞和许多物理学家一样:指出我对于概率的描述所采用的是频率学派解释而非贝叶斯解释。他说的是对的,但我之所以这么做,是因为我觉得只有频率学派解释能够表述精细调节论的观点。
在频率学派解释中,概率量化的是事件发生数量的相对多少。一般来说,课堂上教的就是这种解释,所以你可能对此很熟悉。频率学派的概率是对于事件发生频率的客观描述,而在贝叶斯解释中,概率描述的则是基于你先前的信念(我们一般称之为先验)的期望。后者在构造上是主观的。
因此,如果要采用贝叶斯解释,那么宇宙精细调节论的观点就可以归结为:“基于我先前的信念,自然常数可以取任意值6,我对它们如今的数值感到震惊。”但这并不意味着宇宙为了生命能够存在而被精细调节了,它只能说明你所期望的结果并非如此。没什么大不了的。“基于我先前的信念,我醒来时有可能会变成任何东西,我对自己居然是个人感到震惊”,这句话同样无法说明你醒来时可能会变成一头可怕的怪兽。更有可能的情况是,卡夫卡的小说对你影响很深。
在我们的辩论中,卢克·巴恩斯欣然同意了我的看法,即声称自然常数需要解释并不是一个科学的观点。基于我先前的信念,科学家往往不愿意承认他们的观点无关乎科学,我对巴恩斯的态度感到震惊。
我要顺便向你介绍一下托马斯·贝叶斯,毕竟贝叶斯概率就是以他的名字命名的,他是18世纪英国的一名长老会牧师。事实上,目前已知的贝叶斯概率最早的应用就是试图证明上帝的存在。7这一推论没能说服原本不相信上帝存在的人,但其中蕴藏的一些思想似乎并不过时。