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当最新科学发现遇到古老圣经: 宇宙的膨胀、起始、终结
2018/12/19 18:22:55
读者:4271
■赵征

生命与信仰  第35期 2018年11月

当最新科学发现 遇到古老圣经: 宇宙的膨胀、起始、终结

 

文/赵征

 

人类探索宇宙的几个最基本的问题是:

宇宙是从哪里来的?

宇宙是否有起点和终点?

宇宙是否在变化?

1.当爱因斯坦遇到哈勃 - 宇宙的膨胀和宇宙的起点

 

 

在人类的历史上 ,世俗传统的观念普遍认为:宇宙是自有永有、无始无终、无穷无尽、静态平衡的。

直到100年前,伟大的物理学家爱因斯坦 (1879-1955) 也持有这种静态宇宙观。1915年,爱因斯坦历经八年努力,把经典的牛顿万有引力定律与狭义相对论加以推广,形成了堪称人类科学顶峰的广义相对论。用约翰·惠勒的话来解释说:广义相对论表明时空告诉物体如何运动,物体告诉时空如何弯曲。

根据广义相对论,宇宙中有一个扩张力来平衡万有引力,从而使宇宙不至于向内塌陷。宇宙中的向外扩张的力比万有引力要稍微大一些, 所以宇宙应该是扩张膨胀的。这个结论让爱因斯坦很不安。 因为如果宇宙真是动态的、在不断扩张的话,就可以反推出:宇宙是有起点的!于是在1917年,爱因斯坦在广义相对论的场方程里面人为地加入了一个“宇宙常数”Λ,其主要目的是为了捍卫静态宇宙观,把宇宙描述成不扩不收的静态和无始无终的永恒存在。

 

 

(注:广义相对论场方程左边是描述时空弯曲的爱因斯坦张量,方程右边的Tµν是能量-动量张量。爱因斯坦将引力场方程的理论和对行星轨道实际观测的结果相比较,得到方程中的比例常数为8πG/c4,其中G是牛顿的万有引力常数而c是光速)

然而,在几年之后,一个美国天文学家的发现打破了人类传统的静态和永恒的宇宙观。

这个人就是比爱因斯坦小十岁的哈勃(Edwin Powell Hubble,1889-1953)。哈勃出生于密苏里州,曾在芝加哥大学修读数学及天文学,在英国牛津大学修读法律硕士学位,之后回到芝加哥大学攻读天文学,获得博士学位。第一次世界大战后,他应征入伍。1919年,战争结束后,哈勃有幸地获得威尔逊天文台的聘用,成为该天文台建造的5.1米口径的望远镜的首位使用者。

 

 

哈勃在威尔逊天文台观测天体

 

1923年,他借助这台望远镜首次证实了银河系外其他星系的存在,打破了人类长期以来认为银河系就是全部宇宙的错误观念。1929年,哈勃发现宇宙中的星系都在向远处移动,即星系红移现象。通过观测众多星系,他进一步发现,星系向远处移动的速度和它们与地球的距离成正比。这就是著名的哈勃定律。他的这一发现颠覆了人类长期以来认为宇宙是自有永有、无始无终、静态平衡的观念。堪称是人类天文探索上最大的发现!

1931年10月26日,爱因斯坦受哈勃的邀请来到位于威尔逊山的天文台。伟大的物理学家和观测宇宙学的先驱在望远镜前相遇了。在观测现象的客观证据前,爱因斯坦放弃了自己对宇宙的原有的静态假设,并且承认给广义相对论加上宇宙常数是他科学生涯中最大的错误。当爱因斯坦把宇宙常数拿去之后,广义相对论的结论和哈勃的观测结果达到了一致。

 

1931年10月26日,爱因斯坦受哈勃的邀请来到位于威尔逊山的天文台。伟大的物理学家和观测宇宙学的先驱在望远镜前相遇了。在观测现象的客观证据前,爱因斯坦放弃了自己对宇宙的原有的静态假设,并且承认给广义相对论加上宇宙常数是他科学生涯中最大的错误。当爱因斯坦把宇宙常数拿去之后,广义相对论的结论和哈勃的观测结果达到了一致。

有趣的是,早在1927年,在爱因斯坦遇到哈勃的四年前,有一位比利时的天主教神父兼天文学家乔治.勒梅特(Georges Lemaitre, 1894-1966)就已经从爱因斯坦的广义相对论独立地提出了宇宙膨胀论及宇宙大爆炸的假设。勒梅特是相信神从无到有创造了宇宙的科学家,这使他没有受到宇宙静态自有观的影响,从而对广义相对论有更加客观的应用。

 

 

勒梅特与爱因斯坦

 

当爱因斯坦遇到哈勃,宇宙膨胀的认识终于从理论和实际观测上得到证实,从而开始被人类接纳。因着宇宙的膨胀,科学家推出了“宇宙大爆炸”理论,使人类从科学的角度看到宇宙有一个起点!

2.哈勃望远镜带来的新发现 - 宇宙的加速膨胀和宇宙的终点

在科学界接受了宇宙膨胀观后的很长一段时间里,科学家有一个普遍的通识,就是宇宙的膨胀速度因引力作用在不断减慢。如果是这样,宇宙会逐渐达到一种稳定状态,因而没有终点。

然而,1990年,科学家通过以哈勃命名的太空望远镜对超新星的观察,又有了颠覆性的发现:宇宙不仅在膨胀,而且膨胀的速度在不断增加!这个发现再次使得人类不得不重新思考描述宇宙的理论模型,特别是要思考:到底是什么力量在推动宇宙加速膨胀?科学家实在无法解释这个推动力,于是就提出了“暗能量”这个神秘的概念。这个发现也使得科学家们建议重新启用爱因斯坦的 “宇宙常数”,只不过不是用它来“抑制”宇宙的膨胀,而是用它来“加速”宇宙的膨胀。

正如宇宙膨胀的发现使我们认识到宇宙有一个起始,就是宇宙大爆炸(Big Bang),宇宙加速膨胀的发现也指向宇宙的终结的存在。科学家认为使宇宙加速膨胀的“暗能量”会不断积蓄力度,直到其大于万有引力,就会把宇宙中一切靠引力连结在一起的粒子和物体拆散,宇宙就会瞬间分崩离析,就是宇宙大瓦解(Big Rip)- 宇宙的终点!

过去一百年里,因着人类永不止息的好奇心和观察宇宙的手段的极大发展,人们对宇宙的认识有了巨大的推进:宇宙不仅有起点,而且宇宙还会有终点。

3.新科学发现与古老的《圣经》

人类历史上的各种世界观大致可以分为有神和无神两大阵营。无神的世界观认为宇宙自有永有,无始无终,所以不需要有神的介入。 而当科学发现让无神论者不得不面对宇宙有起点和终点这一结论时,他们的困惑是可想而知的。如果没有外力的介入,偌大的宇宙如何从无到有地产生?又如何从混乱的爆炸中形成星系和星体有序的旋转?为什么宇宙会产生?为什么宇宙会归于瓦解?这些问题,也许是科学永远无法解释的。

在众多有神的世界观里,只有基督信仰清晰地提出了宇宙有起点和终点。远在三千五百年前写成的《圣经》第一卷书《创世记》的开篇第一句话就是:

“起初,上帝创造天地。”

“起初”就是时间与空间的开始。上帝,是把宇宙和时空从无到有创造出来的创造者,是宇宙大爆炸背后的推动力。在《圣经》最后一卷书《启示录》里也清晰地预告了宇宙的终结:“天就挪移,好像书卷被卷起来。”(6:14)

美国天文学家和天体物理学家加斯洛(Robert Jastrow ,1925-2008) 曾经不信有上帝。但是,由于宇宙膨胀现象的发现和由此推出的“宇宙大爆炸”理论,使他逐渐坚定了宇宙有一位创造者这个观念。他说:

“天文学家们自己用科学的方法把自己逼到一个墙角,使自己不得不承认:这个宇宙曾经以一个非常突然的方式开始,而这个开始只能是一个创造的行为。宇宙万物,包括每一个星体、每个生命都是从这个创造的行动产生的。”

 

 

Robert Jastrow

 

曾经作过哈勃的助手的美国天文学家桑德奇(Allan Sandage,1926-2010),1953年在加州理工学院获得博士学位。他通过对造父变星(Cepheid variable stars)的精确观测确定了哈勃常数,从而获得美国国家科学奖。他的好奇心使他在宇宙的神奇面前,看到了一个事实:“天文学的新发现使人不得不寻求到超自然的解释,因为纯物理的解释已经无能为力了。”

在57岁时,他宣布接受了基督信仰,并写了《上帝与天文学家》一书。

 

 

Allan Sandage

 

犹太裔美国射电天文学家彭齐亚斯(Arno Penzias,1933年-)于1964年发现了宇宙中均匀、且不随时间变化的微波背景辐射信号,为宇宙大爆炸理论提供了有力证据,因此获得1978年诺贝尔物理学奖。他说:

“关于宇宙大爆炸的最可靠的证据是我从《圣经》里就完全可以精确预知的。”

“天文学的发现把我们带入一个独特的事件:宇宙被从无到有地创造出来,并被给予维系生命的存在所需要的一切精妙的条件。现代科学的发现让我们看到宇宙不可能是一个古怪和偶然的存在,相反,它似乎向我们展示了宇宙背后的一个超自然的计划。”

 

 

Arno Penzias

当人类以好奇探索宇宙的神奇时,神的奇妙就向他们彰显。科学探索不仅没有否定神的存在,反而印证了神的存在。正如加斯洛所说:

“对于那些信奉自己的理性思考能力的科学家,他们的科学生涯就像一个噩梦:当他们千辛万苦攀登科学高峰,总算达到了最高的山顶时,他们却发现一群神学家早已在那里等候他们好几个世纪了!”

亲爱的朋友,当你惊叹科学的最新发现的时候,你是否看到了那使宇宙从无到有、从始至终的伟大的创造者呢?你是否听到“诸天述说神的荣耀”? 你是否看到“穹苍传扬他的手段”?你是否看到最新的科学发现不仅没有推翻古老的《圣经》,反而更加彰显神的话语的奇妙和信实呢?

 

赵征 1990年清华大学汽车工程系毕业,后获美国机械工程硕士,管理学博士。目前在美国Kansas大学任教,与先生一起参与校园福音事工。