自然神学附论（第十三部分）：宇宙开始的第二个科学证明
自然神学附论（第十三部分）：宇宙开始的第二个科学证明
第二个前提的第二个科学证明/第一个没有起因之起因的本质
我们最近一直在看凯拉姆 宇宙论，尤其是第二个前提—宇宙开始存在。上次我们结束了对该前提基于宇宙膨胀的第一个科学证据的讨论。
如果这还不够的话，实际上还有宇宙之开始的第二个科学证明，这个来自热力学第二定律。根据第二定律，除非能量被灌输进一个系统里，否则该系统会变得越来越无序。
在19世纪科学家们就已经认识到第二定律对宇宙的未来暗示了一个冷酷的预测。只要给出足够多的时间，宇宙里的所有能量最终会均匀地散布在整个宇宙里。宇宙会变成一锅平淡无奇的汤，其中任何生命都不可能存在。一旦宇宙达到这样一种状态，就不可能再有重大变化。它是一种均衡状态。科学家们将这种热力学均衡状态称为宇宙的“热寂”。
但对未来的这一不受欢迎的预测提出了又一个谜题：如果，给出足够的时间，宇宙最终会停滞于热寂状态的话，那么为何，如果宇宙在过去一直存在的话，它现在不处于热寂状态？如果，在有限的时间里，宇宙会达到均衡状态，那么为何它现在不处于均衡状态，如果它已经存在了无限的时间的话？在过去给它无限的时间，到现在宇宙应该已经处于热力学均衡状态了。但显然它并没有。我们正处于不均衡的状态，能量仍然可被获取、使用，并且宇宙处于有序结构中。
19世纪奥地利物理学家玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）针对这一问题提出了一个大胆的解决方案。玻尔兹曼假设，宇宙可能实际上处于整体均衡的状态。尽管如此，偶然地，宇宙中这里或那里会产生由整体均衡状态里的波动所形成的不均衡的小区域。玻尔兹曼将这些不均衡碎片称作“多重世界”。他说，在整体均衡的海洋的主宰下，我们的“世界”（或者宇宙）只是这些不均衡碎片中的一个。最终，根据第二定律，我们有序的这一片也会瓦解，宇宙又会回到整体均衡状态。
当代科学家们普遍反对把玻尔兹曼大胆的多世界假说作为所观察到的宇宙的不均衡的解释。玻尔兹曼提议的致命问题是，如果我们的宇宙只是整体均衡中的一个偶然波动，那么我们应观察到比我们所观察到的更小的碎片。为什么呢？就是因为来自均衡的一个小的波动比创造我们所看到的宇宙所需要的巨大、持久的波动更有可能，而一个小波动对我们的存在可能已经足够。例如，形成不超过我们的太阳系的大小的有序碎片的一个来自均衡的波动足够使我们存在，并且比形成我们所看到的全部可观测宇宙的波动令人费解地更有可能！[1]
实际上，玻尔兹曼假说，如果一直展开的话，会导致某种奇怪的幻觉论：在根据玻尔兹曼假说的全部可能性里，我们实际上确实居住在一个更小的有序碎片里，我们观察到的恒星和行星只是幻象，彷佛只是天堂的画像或者图片。因为那种虚幻的世界比为了创造我们观察到的宇宙而无视热力学第二定律在数十亿年里远离均衡状态得一个宇宙更有可能。根据玻尔兹曼假说，我们不得不相信我们在宇宙里看到的大多数事物真的只是一种幻象，宇宙并非真的存在。
20世纪20年代对宇宙正在膨胀的发现（我们已经讨论过）导致了对第二定义预测的那种热寂不同叙述，但它并没有改变根本问题。
实际上，近期的发现表明宇宙的膨胀实际在加速—它实际上在加快。因为空间的体量如此迅速地增加，宇宙实际上越来越远离物质和能量均匀分布的均衡状态。但宇宙膨胀的加快只会促进它的死亡，因为所发生的是宇宙的不同区域在空间上与其他区域越来越隔绝。每个被困住的区域变得黑暗、寒冷、稀薄并且死气沉沉。然而，问题仍然没变。为何我们所在的宇宙区域没有处于这样一个寒冷、黑暗、稀薄、死气沉沉的状态，如果宇宙已经存在了无限长的时间的话？
开始讨论
学生：非信徒如何科学地应对热力学第二定律的概念？有人对热力学第二定律成功发起过挑战吗？
克雷格博士：对该定律本身并没有。热力学是人们最理解的物理领域之一。实际上，就我所读到的，它真的是一门近乎完成的科学，它被人们很好地理解。他们会做的是试图找到某种避开第二定律所预测的内容的途径。可以说，作为对解释所观察到的不均衡的尝试，玻尔兹曼的多世界假说曾复活过。这被称为“多重宇宙”。多重宇宙假说是玻尔兹曼多世界假说的某种化身，它认为存在其他宇宙，并且所有这些宇宙像一种整体母宇宙里的泡泡。这些泡泡中的每一个都在朝着均衡状态发展。但在多重宇宙里偶尔会有宇宙处于不均衡状态，我们很幸运—我们偶然存在于这样一个宇宙里。
这个多世界假说的问题与埋葬了玻尔兹曼假说的问题相同：即，如果我们的宇宙只是多重宇宙里的随机成员，那么我们应该观察到一个非常小的有序碎片而并非我们所观察到的宇宙是不可思议地更有可能的，因为那比一个像我们的宇宙这般处于不均衡状态的宇宙令人费解地更有可能。[2] 多重宇宙里可观察的世界中的绝大多数会是一个单独的大脑从真空里波动形成的世界，观察着其否则会是空荡荡的、可能是外部世界的幻象。那样一个世界比里面存在真实的恒星、行星、星系和遥远事件的世界绝对更有可能。根据多种宇宙假说，你不得不相信这真的是幻象—你实际上是一个玻尔兹曼大脑，你观察到的其他一切，包括你自己的身体和你身边的人，全部只是幻象，因为那种可观察宇宙远比一个拥有真正的遥远时间事件和实体的宇宙更有可能。
这个19世纪的争论在涉及试图解释为何我们观察到一个处于不均衡中的宇宙的问题上再次登上当代舞台。我认为试图修正该假说的努力并没有比19世纪的玻尔兹曼假说更成功。实际上，当今最重要的数学物理学家之一，牛津大学的罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）说过，就解释我们所在的有序宇宙而言这些多重宇宙提议是毫无价值的。它们真的是不切实际的。
问题还是：如果在足够多的时间里宇宙会遭受某种热寂，那么为何（如果它已经存在了无限的时间的话）现在它不处于这样一种状态？这是奥秘所在。
学生：多年前我听过这种被称为布朗棘轮的反对观点。该观点认为理论上你能够颠倒热力学第二定律或者通过创造一个得到布朗运动—颗粒溶解到水中—的棘轮来反对它。那个东西有点震动，你可以设置棘轮使其只往一个方向转动。这样你就能从中获取能量。它违背第二定律。
克雷格博士：我会对那种持续的运动状态非常怀疑。我以前从来没听说过。我所读到的一切告诉我，鉴于第二定律和我们的宇宙，这种最终的热寂是不可避免的。
学生：我上网查了一下，找到一篇理查德·费曼（Richard Feynman）就此发表的文章，他说问题是棘轮本身会与布朗运动一样进行，因此它会失败。棘轮会往两个方向转动。它是一个奇怪的反对观点。
克雷格博士：好的。谢谢。
学生：（录音不清楚）
克雷格博士：我说的使其非常简单是指第二定律说除非有能量被输入系统里，否则它会变得越来越无序。你们通常会听到熵（entropy）一词被用来描述无序—在封闭的系统里熵增加。那只是表述同一事物的不同方式。只要它是封闭的，该系统就会变得越来越无序—这是说，没有能量从外部输入进去。这真的是一个非常简单的观点。当然，根据自然主义，如果没有上帝的话，那么宇宙就是一个庞大的封闭系统。它外面什么都没有。所以第二定律使用于它，暗示着在足够多的时间里它最终会达到某种热寂状态。
学生：有些人可能会主张第二定律在宇宙尺度上并不适用。你会有任何可信度吗？[3]
克雷格博士：我想没有理由认为该定律在宇宙尺度上不适用于宇宙。相反，像我说的，物理末世学是宇宙学的一个领域，探索我们宇宙将来的命运会是怎样。这主要是基于宇宙作为一个封闭系统的热力学特性的研究。物理末世学，如我所说，预测了我所描述的这种情况。宇宙，处于加速状态中，不会达到均衡状态。它实际会越来越远离均衡状态，然而它的每一部分会变得越来越隔绝，会变得寒冷、黑暗、稀薄并且死气沉沉。在宇宙膨胀被发现以前的19世纪做出的相同的预测仍然适用。
结束讨论
所有这一切显然意味着这个问题是基于一个错误的假设，即，宇宙已经存在了无限长的时间的假设。今天大多数物理学家会说物质和能量就是在宇宙开始时作为初始状态被输入进去的，并且宇宙从有限时间之前的开始以来一直沿着第二定律绘制的路线发展。
宇宙的热力学特性为宇宙并非过去永恒而是有一个开始提供了第二个科学证明。
当然，人们多次试图避开基于热力学第二定律所预测的宇宙开始。然而，在关于之前的问题上我解释过，这些尝试没有一个成功过。它们中没有任何一个在科学界被认为是充分的解释。持怀疑态度的人可能还寄希望于量子引力理论将起到避开热力学第二定律之暗示的作用。从我们对宇宙解释的讨论中你们知道，当宇宙在其非常早期处于极度紧缩的状态时，需要用量子引力理论来描述它，然而我们目前尚不掌握该理论。有人会说可能在这种量子-引力支配下第二定律将不再适用。但在2013年，位于圣巴巴拉加州大学宇宙学家亚伦·沃（Aron Wall）成功构建了一套新的奇点定理，这似乎将那种可能性拒之门外。沃表明，鉴于广义热力学第二定律在量子引力学中的有效性，宇宙一定在过去开始存在，除非假设时间箭头在过去某一时刻逆转（这是说，时间开始往回跑！）。根据这样一个模型，宇宙会收缩至某个点，在这一刻存在时间箭头逆转，并且存在时光倒流的某种镜像宇宙。然而，沃指出，这种模型仍然涉及时间上的热力学开始，这“好像会引起时间上任何其他类型的开始同样会引起的问题。” [4] 这是说，如果时间实际上确实逆转，那么这个镜像宇宙绝非在我们的过去。它并非先于我们的宇宙。这一模型真正描述的是有共同起点的两个宇宙—一个分叉的宇宙，二者都始于这个共同的表面。根据沃的定理，热力学第二定律意味着除非过去某一时刻时间箭头逆转，否则宇宙开始存在。但在那种情况下，时间上就存在与其他任何时间上的开始同样有问题的热力学开始。[5] 沃报告说他的结果只需要某些基本概念的有效性，使得“有理由相信这些结果会在完整的量子引力理论中成立。”因此这意味着逃避这一论证不会成功。
所以我们好像再次拥有支持凯拉姆 宇宙论第二个前提—宇宙开始存在成立的来自当代科学的有力证据。
开始讨论
学生：沃的理论是震荡宇宙理论吗？那是同一个吗？
克雷格博士：不是。沃说的是我们讨论过的这个结论—热力学第二定律表明宇宙在过去是有限的—在量子引力理论中会成立。因此你不能说可能在量子引力理论中它不会成立来逃避第二定律的暗示。他表明的是该结论会暗示宇宙的开始。避免该结论的唯一途径，他说，是如果在过去某一刻你说时间的箭头逆转，指向另外一个方向。这就有点过了，是绝对荒诞的。他说只有在这种荒诞的情况下你才能避免宇宙开始存在的结论。他进一步指出，等一下，即使这样也不例外，因为你真正得到的是两个不同宇宙在时间上的一个热力学开始，因为这并不是在过去。
学生：那震荡宇宙呢？那只是膨胀和收缩吗？
克雷格博士：震荡宇宙是指自永恒的过去一直在膨胀、收缩、膨胀、收缩的宇宙。我已经提过一些相关的问题，但实际上这样一个宇宙的热力学也有问题。这在20世纪中期被托尔曼（Richard Tolman）证明过。他所证明的是熵（我之前提到过）在一次又一次的循环中被储存起来。这意味着熵值在连续循环中变得越来越大。熵的增加产生两个作用。它导致每个循环的周期变得更长，半径变得更大。因此如果你要画出时间里的震荡宇宙的话，它看起来会像这样（克雷格博士在白板上画出示意图）。这样一个宇宙不可能在过去无限延伸。相反，在最小的循环之前仍然需要有一个宇宙的源头。结果是震荡模型的热力学特性暗示了它的支持者企图避免的那个开始。
学生：谈到连续大爆炸里的熵，我不明白熵如何会通过一个奇点增长，因为在我看来一个奇点要么是最低熵要么是最高熵的状态，取决于你要如何看待它。
克雷格博士：重点是你无法通过一个奇点来延伸时空。所以如果它收缩回一个奇点上就没有震荡模型了。你非常正确。熵无法通过它，但其他任何东西也不能。如果宇宙有一个过去的奇点的话，在它之前就什么都不存在。另一边什么都没有。这是震荡模型存在的物理问题之一。我们在这里说明的是，即使宇宙能够震荡（可能存在无奇点的反弹，它实际上并不达到一个奇点；它首先弹回来）那么所发生的是熵在循环与循环之间不断累积。
结束讨论
我们来结束这一论证。
因此，基于哲学论证和科学证明，我们有很好的理由相信宇宙开始存在，即该论证的第二个前提。所以，这两个前提导出宇宙有其开始的原因。
宇宙的这个起因必须具备什么样的特性呢？[6] 首先，最重要的是这个起因本身必须是无前因的，因为我们已经看到起因不能无限倒退。必须有一个绝对、第一的无前因的起因。这个第一无前因起因必须超乎时间和空间，因为它创造了时间和空间，因此是超越时间和空间的。而且它必须处于绝对不变的状态，因为我们看到事件不能无限倒退。因此，它本质上必须是非物质、非物理的，因为任何物理、物质的事物都在不断变化，因而存在于空间和时间里。这个第一无前因起因必须是无法想象地强大，因为它创造了所有物质和能量。
最终，加扎利主张这个第一无前因起因必须是一个有位格的存在。这是唯一能够解释一个永恒的起因如何能产生像宇宙般的开始的效果的方法。
问题是：如果一个起因对产生其效果是充分的，那么一旦该起因存在，效果也会存在。否则该起因就不是真正充分的。如果起因对其效果是充分的，那么鉴于该起因的存在，其效果也一定存在。例如，水结冰的起因是温度至于零摄氏度之下。如果温度自永恒的过去一直处于零摄氏度以下，那么自永恒以来所有的水就都是冰冻的。水就不可能在有限的时间以前开始结冰。宇宙的起因永久性地存在，既然它像我们看到的那样是不受时间影响的。那么为何宇宙不也是永久存在的呢？为何宇宙仅在140亿年前才产生呢？为何宇宙不像它的起因一样是永恒的呢？
加扎利坚持认为，这一问题的答案是第一无前因起因必须是一个有位格的存在，具有自由意志。祂对宇宙的创造是一个自由的行为，不取决于任何前置的决定性条件。因此祂的创造行为可能是某种自发、前所未有的行为。这是自由意志的本质。意志的自由使你能够获得来自永久性、不受时间影响的起因的开始的效果。因而，在我们面前的不仅是一个超然的宇宙开始的起因，更是其有位格的创造者。
诚然，这对我们来说很难想象。但思考它的一种方式是想象这个创造者在没有宇宙的情况下单独存在，超乎时间、全然不变。祂创造的自由行为是一个时间事件，和宇宙的产生同时发生。因此，祂在创造这个宇宙时进入到了时间里。这个创造者因而在没有宇宙时是超乎时间的，在有宇宙时是在时间里的。
凯拉姆 宇宙论因而给予我们强有力的理由相信一个无起始、无前因、超乎时间和空间、不变、非物质、极其强大、有位格的宇宙的创造者。如托马斯·阿奎那（Thomas Aquinas）想要表达的，这就是每个人说的“上帝”的意思。
开始讨论
学生：你必须使用当你走进房间时你妈妈在烧水的例子，她可以说两个水在烧的原因。我在重新讲解时多次用到过这个例子。这一直是最有效的例子。你还是讲一讲吧。[7]
克雷格博士：谢谢。这是来自牛津大学哲学教授理查德·斯温伯恩（Richard Swinburne）的论证。它是支持第一起因之位格的一个不同的论证。斯温伯恩指出，存在两种类型的因果解释。一种是就科学定律和初始条件而言。你列出初始条件、科学定律，那是为何某事会发生的一种因果解释。另一种类型的解释是他所说的位格解释。这是就一个动因和其意志而言。不是根据初始条件和自然法则，而是根据一个动因和其意志、决断。例如，如果我走进厨房看到水壶在烧水，我对珍说：“为什么水壶在烧水呢？”她可以说“因为火焰的热量被水壶的铜底传到给了水，使水分子更有力地振动使其以水蒸气的形式跑了出来。”或者她可以说：“我打着火要煮茶，你要来点吗？”一个是科学解释；另一个是位格解释。二者同样是有效的解释模式。在某些环境下一个换成另一个会绝对不合适。当谈到解释宇宙的最初状态—宇宙的开始时—你不能用科学解释因为不存在自然法则可以运行其上来产生宇宙之开始的初始条件。它是绝对最初的物理状态。如果它有起因的话，像我们所讨论的，唯一的类型可能是依据一个自由动因和其意志的位格解释。这是不同于加扎利论证的一个支持第一无前因起因之位格的独立论证。我认为它也是一个有力的论证。
学生：我真的不知道该如何问这个问题，但它困扰我整个星期了，你讲的恰好与它有关。尼尔·德格拉斯·泰森（Neil deGrasse Tyson）这个星期在一档深夜谈话节目中讨论上帝的存在。他重复用到的一个词是“仁慈（benevolence）”。基督教视角环视宇宙的一切存在却看见某种站在仁慈立场进行操纵的木偶大师。他在谈话节目里面对的人好像都是基督徒但却没有一个能真正回应这句话。仁慈的概念将我置于焦躁之中。
克雷格博士：是的，这非常令人烦恼。这是对罪恶这一经典问题的陈述，即，如果你相信上帝是一个期望祂所造之物充满善良的仁慈的人（先不管这个“木偶大师”的贬义词，这是个沉重的词），那为何世界上有这么多的苦难？这是那个问题。你可以在Reasonable Faith网站上搜索对该问题进一步的讨论，其中我讨论了苦难的问题既不说明上帝的存在是荒谬的，也不说明那是不可能的。无神论者要证明上帝不可能具有允许世界上存在苦难的道德上充分的理由实际上很难、很难去举证。
然而我无法容忍的是泰森在讨论这些问题上选择挑战的是基督教牧师和其他非学术性人员而不是我这样的基督教学者。多年来在俄克拉荷马州一直有人要安排泰森和我来辩论上帝的存在。他拒绝了。当你选择较弱的对手来说明你所言有道理是容易的，然而当你直面势均力敌的对手时就很难。如果你们想了解更多关于罪恶的问题，看一看Reasonable Faith网站上关于这个问题的资料。
结束讨论[8]
[1] 5:17
[2] 10:22
[3] 15:06
[4] 亚伦·沃（Aron C. Wall）, “广义第二定律表明一个量子奇点定理（The Generalized Second Law implies a Quantum Singularity Theorem）” arXiv: 1010.5513v3 [gr-qc] 24 2013年1月，38页。
[5] 20:04
[6] 25:05
[7] 30:05
[8] 总时长: 35:21 (版权 © 2015 William Lane Craig)