读《爱因斯坦的圣经》之杂感

   《圣经》，产生并逐步完善于上千年前，它本是亚伯拉罕诸教（包括基督新教、天主教、东正教、犹太教等）的宗教经典，由旧约与新约组成。旧约是犹太教的经书，新约是耶稣基督及其使徒的言行和故事的纪录。
   《爱因斯坦的圣经》是在上世纪末由数位哥伦比亚大学的教授联手写就。它以类似《圣经》的风格来表述现今人们对自然规律的最佳理解，并进而追寻宇宙和人类的历史。同样，它也包括“旧约”和“新约”两部分。旧约讲述了宇宙演化的历史、地球的诞生和生命的起源；新约则以大科学家为主线阐述了现代科学（主要是物理学）的概貌。书中诗歌与散文交错排列，格律、韵脚和推论相互融合，笔触生动幽默而又不失严谨，让读者在不经意间就能领会自然科学中最深奥的概念。
    通读全书后，感想颇杂，但大致可分为如下几点。

一．科学与宗教

                  没有宗教的科学是跛子，
                  没有科学的宗教是瞎子。
                                         ——阿尔伯特•爱因斯坦

    宗教与科学同根同源，都是追求对宇宙和人生的大彻大悟，只不过侧重点不同。

    宗教是在道德层面上规范人类的行为，它的许多教义已根植于现代民主社会的律法之中。其中对西方世界影响最大的当属《圣经》中的《摩西十诫》，传说是上帝之手在西奈山的峭壁上刻就的，被称为人类历史上第二部成文法律：
    第一条：“我耶和华——你的上帝，曾将你从埃及地为奴之家领出来，除了我之外，你不可有别的神。”
    第二条：“不可为自己雕刻偶像，也不可做什么形象仿佛上天、下地和地底下、水中的百物。不可跪拜那些像，也不可事奉它，因为我耶和华——你的上帝是忌邪的上帝。恨我的，我必追讨他的罪，自父及子，直到三四代；爱我、守我戒命的，我必向他们发慈爱，直到千代。”
    第三条：“不可妄称耶和华——你上帝的名；因为妄称耶和华名的，耶和华必不以他为无罪。”
    第四条：“当记念安息日，守为圣日。六日要劳碌做你的工，但第七日是向耶和华——你上帝当守的安息日。这一日你和你的儿女、仆婢、牲畜，并你城里寄居的客旅，无论何工都不可做；因为六日之内，耶和华造天、地、海，和其中的万物，第七日便安息，所以耶和华赐福于安息日，定为圣日。”
    第五条：“当孝敬父母，使你的日子在耶和华——你上帝所赐你的土地上得以长久。”
    第六条：“不可杀人。”
    第七条：“不可奸淫。”
    第八条：“不可偷盗。”
    第九条：“不可做假见证陷害人。”
    第十条：“不可贪恋人的房屋；也不可贪恋人的妻子、仆婢、牛驴，并他一切所有的。”

    科学是在自然层面上指导人们的实践。与道德标准的传承不同，它随着人类认识自然的能力的增强而不断发展。《爱因斯坦的圣经》一书中给出了科学的十诫，它被全世界的科技工作者奉为金科玉律：
    第一条：你只可信仰一个且唯一的自然之律，宇宙之律。甚至在它处于支离状态下，你也应遵守它的原理。
    第二条：你应服从引力，因为你应在时空的自然构造中沿着一定的曲率移动。此种弯曲运动将构成引力。
    第三条：你应服从电磁力。如果你是一个电荷，你将被与自己相同的电荷所排斥，被与你相反的电荷所吸引。磁力将是电力与电荷运动的结果。
    第四条：你不可杀死电荷。所以你既不能摧毁也不能创造电荷。
    第五条：你应服从弱力和强力，它们统治核世界和亚核世界。
    第六条：你不可偷窃能量、动量或角动量。所以你应使它们守恒。能量既不能创造也不能毁灭，只能从一种形式转变成另一种形式。动量在三个空间方向的任一方向上都既不能创造也不能毁灭，只能单纯地在你、你的同行和你的邻居中间变换。角动量，是物体的旋转和亚原子微粒的转动，它既不能创造也不能毁灭，只能在你、你的同行和你的邻居中间传递。
    第七条：你不能以超光速旅行。无论你是在运动还是在静止，光速都是不变的。
    第八条：你可将物质变成能量，能量变成物质。所以你可将能量看作物质，将物质看作能量。物质将被转换成光速的平方级那么多的能量。
    第九条：你应服从量子力学的原理。你不会知道微观状态是粒子还是波，因为微观状态有时像粒子有时像波。这样的状态将由量子波动方程来确定。你不会同时无限精确地知道物体的位置和动量。所以你将凭不确定性和或然性前行。
    第十条：如果你是半整数自旋，你就是费米子，服从泡利不相容原理，你不会占据你兄弟的状态。如果你是整数自旋，你就是玻色子，你将与你的同行形成完美的对称。

    宗教与科学就像油和醋，简单混合无法相容。但若是用来“做菜”，则两者缺一不可。这也是此前引用的爱因斯坦的名言的本意。曾几何时，宗教的保守与偏激迫害了尼古拉•哥白尼、安德烈•维萨里等科学家，延缓了天体物理、人体解剖等学科的形成，阻碍了社会的进步。然而现在，科学的飞速发展将宗教远远抛开。当核能、电子通讯、基因遗传等高新技术给人类带来巨大便利的同时，工业污染、温室效应以及层出不穷的各式病毒等问题也让我们付出了沉重的代价，人们不知不觉地陷入了精神与道德的荒原。当人类不再相信存在比其更强大的力量时，他们就会放弃对大自然的敬畏，从而踏上一条自我毁灭的道路。
所以，为了创建一个和谐稳定的社会，宗教与科学需相互倚重，共同发展。


二．科学与想象

    想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。
                                         ——阿尔伯特•爱因斯坦

    我们在宇宙中所担当的卑微角色以及我们极其有限的体能与智力，使得我们难以发现所有的科学规律。人类注定只能在有限的范围以有限的方式了解自然。想象是在外界现实刺激的影响下，在头脑中对记忆的表象进行加工改造，从而形成和创造新形象的心理过程。正如爱因斯坦所说的，知识有限，而想象力则是无穷。科学理论之间的沟壑，只能以想象来填充，并在实践的基础上加以发展。古人对种种自然现象的近乎神话般的解释，诸如后羿射日、天狗食月等均已被正统的科学理论所取代。然而，当我们以全新的视角审视两者时，常常会发现一些极为有趣的巧合。
    譬如现今科学界公认的创世理论——宇宙大爆炸理论，是1927年由比利时牧师、天体物理学家乔治斯•勒梅特提出的。后经伽莫夫等科学家的发展，已逐步趋于完善。其主要内容如下：
    大爆炸开始于150－200亿年前的一个具有极小体积、极高密度和温度的奇点。
    大爆炸后10-43秒宇宙时空从量子背景中出现。
    大爆炸后10-35秒同一场分解为强力、电弱力和引力。
    大爆炸后10-5秒10万亿度，质子和中子形成。
    大爆炸后0.01秒1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。
    大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。
    大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。
    大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。
    大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。
    大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
    现今的天文观测表明，宇宙仍在加速膨胀，一年中的伸长量约为十亿分之五。
    关于神化中的创世理论，西方有上帝，而我们中国有盘古。据《太平御览》记载：“天地混沌如鸡子，盘古生其中。万八千岁，开天辟地，阳清为天，阴浊为地，盘古在其中，一日九变。神于天，圣于地。天日高一丈，地日厚一丈，盘古日长一丈。如此万八千岁，天数极高，地数极厚，盘古极长。故天去地九万里。”可见，这与大爆炸理论中的“宇宙开始于奇点并不断膨胀演化”一说极为相似，真是个有趣的巧合。
    无独有偶，儒家经典《周易》也对宇宙的创始作了一番解释。据《易传•系辞上》：“易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”表面上看，这是在讲述八卦的产生；而本质上，它反映了古人对宇宙形成的认识。其中太极指宇宙初始时的混沌状态；两仪指阴阳，代表天地；四象指少阴、老阴、少阳、老阳；代表天地之间的四季和四个方向；八卦指乾、兑、离、震、巽、坎、艮、坤，分别有天、泽、火、雷、风、水、山、地等八种基本象征意义，并进而表示宇宙间的万物。
    至此，我们不妨也写一本“爱因斯坦的《易经》”，仿照科学十诫的创意来对上面四句话作出现代的阐释：
    太极指宇宙大爆炸初始时的奇点，具有极高的密度和温度。两仪指大爆炸后对等产生的正、反两类基本粒子，它们间存在四种相互作用（四象）——引力作用、电磁作用、强相互作用和弱相互作用，并在其支配下演化为现今的宇宙万物。此外，四象也可阐述为宇宙间物质存在的四种形态——固态、液态、气态和等离子态。纹丝合缝，这又是个有趣的巧合。

三．科学的特质

                   实践是检验真理的唯一标准。
                                                    ——邓小平

    科学——反映自然、社会、思维等客观规律的知识体系，是人们在实践中总结的且无法从根本上证明的假设。实践是检验其正确性的唯一标准。此处包含有两方面的含义：
    1．任何符合实践的理论，无论其表述如何“荒谬”或“匪夷所思”，都是科学。
    前面已经说过，我们在宇宙中所担当的卑微角色使得我们只能在有限的范围以有限的方式了解自然。理论的正确与否，不应以人们的“常识”来评判。很久以前，人们曾依据“常识”断定地球是平的；牛顿曾依据“常识”认为时间和空间是绝对的、互无关联的；爱因斯坦也曾依据“常识”认为宇宙是静态的，并在他的方程中引入了宇宙常数项。随着时间的推移，这些“常识”在科学面前土崩瓦解。虽然时空相互关联，宇宙加速膨胀等观点听起来令人无法接受，但它们已为许许多多的实验观测所验证，是完完全全的科学理论。
    相比之下，基于阴阳转化、五行生克的周易预测理论的命运就悲惨得多。如今社会上的一些人，未经调查研究就对周易预测嗤之以鼻，指责其为迷信邪说。试问，他们是如何断定人类无法预知未来的，是凭借“常识”吗？诚然，其中有些也找人预测过，但得出与实际不符的结果，进而认为周易预测是骗人的。其实这就好像医生给病人看病，诊治的水平有高有低，但人们并不能因为低水平的误诊而否认医学。几千年的文化传承一定有其合理的内涵，我们无论如何不能妄加推断。
    2．任何理论都有其时代和适用范围的局限性。
    随着人类认识世界和改造世界的能力不断加强，实践的广度和深度也在不断提高。或早或晚，总会出现一些现有理论所无法解释的新现象，这便是科学发展的契机。譬如，迈克尔逊—莫雷实验的零结果促使了狭义相对论的产生，而宇宙微波背景辐射为大爆炸理论提供了十分有力的证据。虽然今天的科学家们按照两个基本的理论——广义相对论和量子力学来描述宇宙，但在处理宏观物体的低速运动时仍采用17世纪建立的牛顿力学——作为广义相对论的低速近似和量子力学的宏观近似，它应用起来十分简便。这就是适用范围的问题。