宇宙的存在和运行不需要上帝吗？

周铁楼

英国著名物理学家霍金曾说，如果我们能找到一个“万有理论”（Theory of Everything），把自然界的四种基本力（强核力、电磁力、弱核力和万有引力）结合起来，就能知道上帝的意思了。四年前他和梅劳迪诺（Leonard Mlodinow）合著了《伟大设计》（The Grand Design）一书，宣称宇宙的存在和运行已经不再需要上帝，震惊了许多人，包括许多科学界人士在内。

《伟大设计》的主要结论之一是：因为万有引力定律，宇宙可以从无到有地创造自身（Because there is a law of gravity, the universe can and will create itself out of nothing. 英文原书第180页）。这个简单宣称不但令宗教人士反感，也令许多科学界人士摇头，包括早年和霍金合作研究黑洞问题的潘路斯（Roger Penrose）。

霍金相信万有引力定律是自己存在的，犹如自有永有。但从无到有的“无”（nothing）是什么意思呢？他没有解释。本文就针对这两点做一个简单易懂的讨论。

万有引力定律是自己存在吗？

第一，万有引力定律是自己存在吗？请问霍金如何得知它是自己存在的呢？其实万有引力定律只是人类观察和研究自然现象的归纳总结。

约在公元150年左右，埃及的托勒密（Claudius Ptolemy）建立了地心说：地球是宇宙的静止中心，太阳和行星（金星、火星、木星等）都绕着地球在各自的轨道上运行。依据这个模型可以在一定程度上正确地预测天象。

但是到了中世纪后期，随着观察仪器的不断改进，行星位置和运动的测量越来越精确，观测到的行星位置同这个模型的计算结果的偏差，就逐渐显露出来了。

再到十六世纪，波兰的哥白尼经过近40年的辛勤研究，提出日心说：认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳运行；地球每天自转一周；月球是地球的卫星，它在以地球为中心的椭圆轨道上，每月绕地球转一周，同时跟地球一起绕太阳公转。恒星和太阳间的距离十分遥远，比太阳与地球间的距离要大得多。后来的观测事实不断地证实了这一学说。

以后再经伽利略和开卜勒的努力，发现了行星运动三定律：1.所有行星皆绕日做椭圆运动，而以太阳为一焦点；2.在相同时间内，行星与太阳之连心线沿椭圆轨道扫过相等面积；3.行星运动平方与椭圆半主轴之立方成正比。伽利略和开卜勒虽然知道行星如何绕日运行，但是不知道为什么会如此。牛顿仔细分析了开卜勒行星运动三定律，发现乃是因为太阳的引力维持了太阳系不分散，并使行星依照开卜勒行星运动三定律而绕太阳运行。牛顿并由此推导出引力定律：引力的大小和太阳与行星的质量成正比，和它们之间的距离平方成反比。牛顿进一步认识到地面附近物体的下落运动是由地球的引力造成的。在任何两物体间都有引力，所以牛顿的引力理论称为万有引力，强调它的普遍实用性。后来爱因斯坦建立了广义相对论后，万有引力理论相应做了很大的修正。

叙述以上冗长历史的原因，是要告诉读者，自然定律像万有引力定律乃是人类观察和研究自然现象的归纳总结。遇到新的自然现象，自然律有时要做相应的修正。可是到目前为止，人类仍没有观察和发现万有引力定律是自己存在的。同时，相信读者也能看到，万有引力只存在于物质之间，在宇宙没有物质（即所谓“无”）的时候，何来的万有引力呢？

什么是“无”？

第二，霍金说，因为万有引力定律，宇宙可以从无到有地创造自身。究竟他所说的“无”，是什么意思？

首先，我要告诉读者，经典物理（即牛顿物理）不能处理原子和次原子物理，我们要用1900年以后发展起来的量子力学来解说。物理学家说到“无”时，多半是指量子真空（Quantum vacuum），它虽然没有物质但具有能量。量子真空是一个量子系统（次原子系统，subatomic system）的最低能量态。根据量子力学不确定性原理（Uncertainty Principle），量子真空内任何位置（点）的能量可能有暂时变化。这就是《伟大设计》一书中讲的量子涨落（Quantum fluctuations）。在量子涨落时，能量会转变成“粒子与反粒子对”；粒子与反粒子对瞬即消灭成能量。这些粒子是虚粒子，因其生存短到不能观察到；如有扰乱，粒子和反粒子就可能不相互消灭，而成为可观察到的真粒子。

在《伟大设计》英文原书第113页中，霍金曾说从没有空无一物的空间（Space is never empty），即没有物质和能量都不存在的空间。那么他所说的“无”，应该是量子真空。可是，在同书第180页，霍金却说“空无一物”的空间是稳定的（Empty space is stable），这里的“无”却是说物质和能量两者都没有。霍金先生的话前后矛盾，况且没有能量又怎能有能量涨落呢？然而霍金还继续他的矛盾，指“万有引力”能从“无”（无物质又无能量）创造宇宙。这真是一个极荒谬的理论！难怪很多科学家读了《伟大设计》后也摇头不敢赞同。

我们基督徒相信上帝用祂的话语和大能（能量）创造了宇宙，而且被越来越多的科学实验所证实，完全不像霍金所说的“因为万有引力定律，宇宙可以从无到有地创造自身”。

（作者1955年在台湾大学求学时信主耶稣得救。1969年在美获得博士学位后，即在加州州立大学 [Stanislaus, Modesto] 任教，并兼任物理系系主任18年。退休后为科学和基督教信仰的会通而努力。）