虛時間中的幻境—談霍金的《偉大設計》

周方黎

《偉大設計》是一本被熱炒的書，由斯蒂芬．霍金和倫納德．姆勒迪諾合著。由於霍金有相當大的號召力，所以筆者願意為文指出書中的錯誤，以免流毒蔓延。

霍金簡介

霍金生於1942年，是英國劍橋大學的物理學教授。他年青時就顯出卓越的數學和物理學才能。在21歲時，他患了無法治癒的肌肉萎縮脊髓側索硬化症；起初尚能坐在輪椅上工作，後來病況日益嚴重，他只能躺臥在病榻上工作了。講話，看書，寫作都需要借助電子設備，並且只有少數長期和他一起工作的人才能和他交通訊息；然而，他堅決和疾病鬥爭，不斷思考問題。在無法進行繁重且嚴格的物理學研究以後，他就轉向科普工作。這種堅強的意志和追求真理的積極人生態度，不禁令人讚佩。

嚴謹時期

霍金早期在科學上的工作是嚴謹的，他最重要的物理學成就是關於宇宙中的黑洞不單吸收能量，且能吐出能量。不過這個理論尚無充分的科學實驗證實。他在病情轉重以後，就轉入科普書籍的寫作。

1988年他出版了第一本科普書─《時間簡史》。這是一本深入淺出、態度嚴謹的佳作。當今物理學幾乎發展到，離開抽象而繁重的現代數學已無法表達它內容的地步。而在書中，霍金竟能不用一個數學公式，便將現代物理學最前沿的多個重要方面都盡情勾勒出來了。這本書榮登暢銷書榜幾個月之久，且被譯成四十多種語文。

這時，他還很尊重物理學的傳統成就，也贊同現代的宇宙是從一個極小物質點的大爆炸開始的，既能解釋宇宙的發展歷史，又有大爆炸時殘留的輻射作證的宇宙生成理論。既然大爆炸是宇宙始點，因而宇宙是有限的。這也是牛頓和愛因斯坦的觀點，他們的嚴格數學理論都需要有一個邊界條件才能落實。大爆炸就是宇宙的邊界。當時霍金對存在一位造物主的看法，至少沒有表示反對。他在《時間簡史》中寫道：「然而（科學）定律並沒有告訴我們，宇宙的太初像甚麼樣子─它（宇宙）依然要靠上帝去捲緊發條，並選擇如何去啟動它。只要宇宙有一個開端，我們就可以設想存在一個造物主。」

從大爆炸開始，宇宙從一片混沌之中，逐漸有條不紊地演變出星系、星雲、恆星、植物、動物，最後終於出現了人類─智慧高超得能夠詢問：「在宇宙的演變中，何以有如此之多的巧合？宇宙為何是我們看到的這種樣子？」有一個連物理學專家們也贊成的回答是：「如果它不是這個樣子，我們就不會在這裡！」這就是在劍橋大學一次物理討論會上提出的「人擇原理」，霍金也沒有對這個回答表示異議。

科幻混合

在《時間簡史》帶來的成功以後，2001年，霍金又寫了第二本書《果殼中的宇宙》。可能因病情惡化，他也越發難以接觸實際了，就漸漸流於空想。他顯然要和科學幻想小說家道格拉斯．亞當斯的小說《銀河系漫遊指南》競爭，這次他使用了偽科學作為工具，去和純粹幻想媲美，因此他的書就比科幻小說的誤導性更大得多了。

這本書的「偽」本質，是將數學上用以輔助邏輯推演的、沒有實際性意義的數學概念「虛數」，作為有實際意義的東西。這種偽科學的幻想的不真實是顯而易見的。可以通過下面這個明顯的例子來說明。

在初等教學中有兩次講到，一條直線和一個圓的相交問題，一次是在平面幾何學中，另一次是在解析幾何學中；平面幾何給出的三種不同情況的圖像是：1.直線通過圓有兩個交點；2.直線和圓相切，只有一個交點；3.直線在圓之外，沒有交點。

在解析幾何中，直線和一個一次方程相應，圓和一個二次方程相應，兩個方程這個問題和尋求的共同解相應。結果也分三種不同的情形是：1.有兩個實根；2.有一個實根；3.有一個對虛數根。這三種結果分別和上面所述平面幾何中三種不同的情形相應，特別是虛根是實際上不出現交點的數學表示。

這雖然是一個形象化的特殊實例，但結論是有普遍性的。如果一架飛機的設計方案中含有虛數，那麼按此製造的飛機肯定是飛不上去的，實際上根本無法施工。霍金的第二本書就是根據虛數的結論，來談論和看待世界和人類的現實生活的作品。於是帶人進入「虛時間」中的奇幻境界。「虛時間」是一種不像時間又不像空間的怪東西。沿著虛時間，可以存在一種連通時間的現在、過去和未來，以及空間各個部分的管道─「蟲洞」，人可以從「蟲洞」進入過去。

在《果殼中的宇宙》有一張插圖，畫著霍金、牛頓、愛因斯坦，和旅行在蟲洞中奇怪交通工具的船長，四人在一起玩撲克牌。這本書標誌著完全脫離實際的霍金，已經江郎才盡了。寫這本書的時候，霍金幾乎完全癱瘓了，凡編輯手稿、插圖的構思和作圖，以及說明文字的撰寫，都由別人代勞。這本書受歡迎的程度大不如第一本書了；然而，貪婪的書商還是能夠從此書騙到一大筆錢。

虛實結合

雖然霍金健康已經很差了，書商還是沒放過他，又由他帶頭寫了第三本書：《偉大設計》。這次似乎無法掩蓋實情，只好掛出一個名不見經傳的合作者—倫納德．姆勒迪諾。這本書的理論是沒實際意義的「虛時間」的進一步發揮，他們將虛時間和實際的空間結合起來，虛構成一個幻想的宇宙，於是這個宇宙就成了一個沒有邊界的、無限的宇宙，並且把它作為我們實際的宇宙模式。

這時霍金已經把他從前堅信過的、符合極多實情的，並且有堅實的實驗支持的宇宙從大爆炸開始的理論，避開不談了。他聲稱宇宙既然沒有邊界，當然要依靠邊界條件的爆炸理論就被他拋棄、推翻了。並且從無限的宇宙出發，認為宇宙的生命是宇宙自己產生的，不需要勞駕上帝。

實際情況

上面所述都是霍金的空話，他又從1992年發現，有一顆太陽系以外的某顆恆星有行星繞著它運轉這一觀察結果，聲稱：「地球是特意為人類而造的證據，也遠不能令人信服了。」實際情況是：單是銀河系就有二千多億顆恆星，而迄今人類只發現的236顆太陽系外的行星中，沒有見過大小和地球類似的行星。太陽系有一個很不平常的特點就是，所有行星的軌道都很近似圓形，而其他恆星系的行星的軌道都是扁的橢圓，這種扁形軌道上的行星在一個週期中，溫度變化很大，不適合人類居住。我們的近鄰火星，是宇宙中除地球以外最適合人居住的地方；但火星的土壤中有高氯酸鹽，生物不能適應，這也僅是不適合生物的條件之一。而人可以存在的條件極為苛刻，宇宙中能出現地球和人真是個奇蹟！為物理學界廣泛承認的「人擇原理」，不是能被一個不可靠的特例推翻得了的。

霍金認為物理學可以解釋終極問題。但實際情況是，科學越前進，就發現越難、越多的問題就在物理學面前。知識是發散的，而不是收斂的；有限的科學永遠無法解釋無限的終極問題。

康德的「二律背反」規律和哥德爾所提出的「在數學中的公理基礎上存在即不能證實也不能偽證」的定理，都明確指出了人類理性的極限。極限以外的事情屬於信仰的範圍。霍金的空想和幻想是犯了最基本的錯誤，是偽科學。

今日物理學中的大爆炸宇宙生成和演化理論，是人類理性和智慧的最高成就，真科學有力地佐證宇宙有個始點，在這個始點，上帝創造了宇宙。這是實際情況。