科學史與宗教信仰的交匯：物理學能證明上帝的存在嗎？

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新浪科技訊 北京時間3月5日消息，如果上帝創造了整個宇宙及其所有的物理定律，那上帝是否會遵循他自己制定的規則？換句話說，上帝能否超越自己所創造的定律，比如旅行速度超過光速，從而能夠同時出現在兩個不同的地方？這個問題的答案或許能幫助證明上帝的存在，或者這就是科學經驗主義與宗教信仰的交匯點，而沒有真正的答案？當英國開放大學行星與太空科學教授莫妮卡·格雷迪收到這一問題的時候，立刻就被吸引住了，以下便是她對此所作出的解答。

在新冠疫情的背景下，許多原本信仰堅定的人也開始質疑上帝的存在：如果有一個仁慈的上帝，為什麼會發生這樣的災難？另一方面，上帝可能被物理學定律“束縛”的想法也很值得探索，因為這些定律不僅支配著物理學，還支配著化學和生物學，由此也決定了醫學的局限性。

如果上帝不能打破物理定律，那他就不可能像人們想象的那麼強大；但如果他能做到，為什麼我們沒有看到任何表明宇宙中物理定律被打破的證據呢？

為了解決這個問題，讓我們先把它分解一下。首先，上帝能比光更快嗎？從數值上，光大約以每秒3×10^5公里的速度傳播，即每秒299500公里。我們知道，沒有任何東西的速度可以超過光速，但事實真是如此嗎？幾年前，一群物理學家假想了一種超光速亞原子粒子，稱為“快子”（tachyon）。幸運的是，這種粒子真實存在的可能性被認為是極低的。如果它們確實存在，它們將具有一個想象的質量，而空間和時間的結構將被扭曲，從而導致違反因果律（上帝如果存在的話，可能會對此感到頭疼）。

到目前為止，我們還沒有觀察到任何比光速更快的物體。這本身並不能說明任何關於上帝的觀點，只是強化了這樣一種認識：光確實傳播得很快。

當我們思考光從一開始傳播的距離時，事情就變得更有趣了。想象一個經典的大爆炸宇宙，光速為30萬公里/秒，那麼可以計算出，在宇宙——更確切地說是可觀測宇宙——存在的138億年裏，光大約走了1.3×10^23 公里。

宇宙膨脹的速度約為70（km/s）/Mpc（Mpc即百萬秒差距，1Mpc約為3×10^19公里），因此目前的估計表明，我們到宇宙邊緣的距離為460億光年。隨著時間的推移，空間的體積增大，光要經過更長的時間才能到達地球。

宇宙比我們所能看到的要大得多，而我們看到的最遙遠物體是由哈勃太空望遠鏡觀測到的GN-z11星系，距離大約是1.2×10^23公里，或者說134億光年（光行程），相當於該星系的光需要134億年才能到達我們這裏。然而，當這些光“出發”時，該星系距離銀河系只有大約30億光年。

我們無法觀察或看到大爆炸之後成長起來的整個宇宙，因為光在不到1秒的時間內就到達我們這裏。一些人爭辯說，我們仍無法確定物理定律是否會在其他宇宙區域被打破——也許這些都只是局部的、偶然的定律。這就將我們引向了比宇宙更大的事物。

多重宇宙論

許多宇宙學家認為，宇宙可能是一個更大宇宙的一部分；即在我們的宇宙之外，還共存著許多不同的宇宙，但它們之間不發生相互作用。多重宇宙的觀點得到了暴脹理論的支持，後者認為宇宙在誕生10^-32秒之前急劇膨脹。暴脹理論是一個重要的理論，因為它可以解釋為什麼宇宙具有我們所觀察到的形狀和結構。

但是，如果暴脹可以發生一次，為什麼不能發生很多次呢？我們從實驗中知道，量子漲落可以導致粒子對突然出現，只不過在片刻之後就會消失。如果這種漲落可以產生粒子，為什麼不能產生整個原子或宇宙呢？有人認為，在混沌的暴脹時期，一切並不是都以相同的速率發生——暴脹中的量子漲落可能會產生氣泡，然後爆炸形成宇宙。

不過，上帝應該如何融入多元宇宙呢？令宇宙學家頭疼的一個事實是，我們的宇宙似乎經過了微調，從而適合生命的存在。在大爆炸中產生的基本粒子都具有適當的屬性，使氫和氘的形成變得可能，正是這些物質產生了第一代恒星。

這些恒星中控制核反應的物理定律產生了構成生命的物質——碳、氮和氧。為什麼宇宙中所有的物理定律和參數恰好都具有適當的值，能允許恒星、行星和最終生命的誕生？

有些人認為這只是一個幸運的巧合。另一些人則認為，我們不應該對看似青睞生命的物理定律感到驚訝——畢竟是它們造就了我們，除此之外我們還能看到別的定律嗎？然而，一些有神論者認為，這恰恰表明存在一個創造了有利條件的上帝。

但上帝並不是一個有效的科學解釋。相反，多重宇宙論為這一謎題提供了答案，因為它允許不同的宇宙具有不同的物理定律。因此，我們碰巧身處少數幾個可以支持生命存在的宇宙之一也就不足為奇了。當然，你無法反駁上帝可能創造了多重宇宙的觀點。

多重宇宙論尚處於假設階段。對多重宇宙論的最大批評之一，是無法對其進行直接驗證，因為我們的宇宙與其他宇宙之間似乎並沒有相互作用。

不可思議的量子理論

現在讓我們思考一下，上帝是否可以同時出現一個以上的地方？在空間科學中使用的許多科學和技術都基於反直覺的量子力學理論，這一物理學分支主要描述原子和粒子等微觀事物。

量子力學理論支持了所謂的量子糾纏，即粒子以一種詭異的方式聯系在一起。如果兩個粒子糾纏在一起，當你操縱其中一個粒子的時候，也會自動操縱另一個粒子，即使它們相距很遠，並且兩個粒子沒有相互作用。

想象一個粒子衰變成兩個亞粒子，稱為A和B。亞粒子的性質加起來必然等於原始粒子的性質，這就是守恒原理。例如，所有的粒子都具有稱為“自旋”的量子特性——粗略地說，它們運動起來就像微小的指南針。如果原始粒子的自旋為零，那麼兩個亞粒子中必然有一個自旋為正，另一個自旋為負，這意味著A和B都有50%的幾率自旋為正或負（根據量子力學，在你真正測量它們之前，粒子的定義是處於不同狀態的混合體）。

A和B的性質並不是相互獨立的，而是糾纏在一起的，即使它們位於不同行星上的不同實驗室。如果你測量A的自旋並發現是正的，然後想象一個朋友在完全相同的時間測量B的自旋，為了守恒原理成立，B的自旋必須是負的。

阿爾伯特·愛因斯坦將量子糾纏描述為“鬼魅般的超距作用”

然而，這就是事情變得令人困惑的地方。正如前面所說，亞粒子A和B都有50：50的機會是正的，因此當A的自旋狀態被測量為正的時候，它的自旋狀態就“變成”負的。換句話說，關於自旋狀態的信息瞬間在兩個亞粒子之間傳遞。這種量子信息的傳遞顯然比光速更快。根據愛因斯坦的狹義相對論，瞬時超距作用違反了信息傳遞速度的上限。如此怪異的效應使愛因斯坦本人將量子糾纏描述為“鬼魅般的超距作用”。

所以，還是存在一種比光速還快的東西：量子信息。這並不能證明或否定上帝的存在，但可以幫助我們從物理學的角度來思考上帝——也許上帝就像是一簇糾纏的粒子，來回傳輸量子信息，並同時占據許多地方？甚至在多個宇宙中同時存在？

如果你相信上帝存在，那麼關於上帝受物理定律約束的觀點就是無稽之談，因為上帝無所不能，甚至比光速還快。如果你不相信上帝，那麼這個問題同樣是荒謬的，因為根本就沒有上帝，沒有任何東西能比光傳播得更快。這個問題或許適合不可知論者來回答，因為他們不知道上帝是否存在。

這確實是科學和宗教的不同之處。科學需要證據，宗教則需要信仰。科學家們不會試圖證明或反駁上帝的存在，因為他們知道沒有一個實驗可以探測到上帝。如果你相信上帝，那麼科學家對宇宙的發現就無關緊要了——任何宇宙及其中的一切都可以被認為由上帝創造。可以肯定的一點是，無論是上帝、物理學或其他任何事物，我們的看法最終都取決於我們所選擇的視角。（任天）