多重宇宙论与创造论

黄启新

科学家在最近几十年发现我们的宇宙充满着各种为生命的存在而设的精细微调（fine-tuning）。例如电磁力常数和引力常数的比例只要增加或减少10⁴⁰分之一，又或者电子的数目比质子的数目多或少10³⁷分之一，生命就不会出现¹。这些宇宙微调的发现令人不其然地联想起一位超自然的造物主。

有些无神论者为了回避造物主创造宇宙的可能性，提出以「多重宇宙」（multiverse）去解释这些目前科学无法解释的宇宙微调。所谓「多重宇宙」（或称为「平行宇宙」（parallel universes）²），是一种认为在我们的宇宙外存在着其他宇宙的假说。他们的论点是：如果有众多（甚至无限多）的平行宇宙存在，为生命存在而设的宇宙微调就可以轻易解释。因为即使绝大部份平行宇宙的特性及环境不适合生命居住，只要有足够多数目的宇宙存在的话，总有一个适合生命居住。而根据「弱人本原理」（Weak Anthropic Principle），我们的宇宙必须看似为生命而设，否则我们就不会有机会在这个宇宙中观测它。

究竟多重宇宙是否存在？可否被证明？而多重宇宙对创造论又有什么影响？

要解答以上问题，我们必须首先了解多重宇宙论的定义和含意，因为「多重宇宙」一词有很多不同的意思。宇宙学家铁马克（Max Tegmark）把多重宇宙分为四个级别（Level）³。

多重宇宙的类别

第一级多重宇宙（Level I Multiverse）

第一级多重宇宙是指因为距离我们太远，以致我们不能观测到的空间。现时我们能够观测最远的距离为4×10²⁶公尺（或420亿光年）以外的地方— 这是光在大爆炸（Big Bang）发生后至今所通过的距离。因此我们的宇宙就好像一个半径420亿光年的「区域」。

第一级多重宇宙是指宇宙里其他我们不能观测的区域，每一个第一级平行宇宙都好像我们的宇宙，并拥有相同的物理定律和物理常数，不同的只是在各平行宇宙里的物质分布。 （图一）

图一：第一级多重宇宙

第一级多重宇宙其实是一个误称，因为严格来说，所有第一级平行宇宙只不过是同一个宇宙的一部分。现时被广泛接纳的「大爆炸理论」（Big Bang Theory）亦支持第一级多重宇宙的存在。根据大爆炸理论，宇宙诞生后10^-36秒至10^-33到10^-32之间曾经发生过「暴胀」 （inflation）。在这段期间，宇宙空间经历了超光速膨胀⁴ ，并膨胀了至少10⁷⁸倍。正因为宇宙暴胀的关系，原本在大爆炸初期可以互相观测的区域，在暴胀后完全被分隔起来，形成不同的第一级平行宇宙。⁵

第二级多重宇宙（Level II Multiverse）

有些宇宙学家进一步推测除了我们的宇宙外，还有很多拥有不同物理定律和物理常数的宇宙。

例如根据宇宙学家林德（Andrei Linde）的「混乱暴涨理论」（Chaotic Inflation Theory），因为某些「纯量场」（scalar field）的量子起伏而令不同的宇宙好像气泡般自我生成，并通过暴涨形成平行宇宙（子宇宙），我们的宇宙只不过是这些平行宇宙的其中一个而已（图二）。这些平行宇宙之间原则上完全不可能互相沟通或观测。

图二：第二级多重宇宙

 根据弦论（String Theory），这些平行宇宙可以有十分不同的物理定律，不同的物理常数，不同的物质，甚至不同时空维数。所有被允许的局部物理定律被称为「弦论景观」（String Theory Landscape）。有弦论家估计在弦论景观里可能有10⁵⁰⁰个不同的可能的环境⁶。

例如威令根（Alexander Vilenkin）等支持第二级多重宇宙的宇宙学家一般相信有无限多的平行宇宙存在，同时亦有无限多像地球的行星存在，甚至有无限多的你和我存在。在这个平行宇宙的「你」可能正在看这篇文章，但在其他平行宇宙的「你」可能正在看电视又或者在睡觉。

第三级多重宇宙（Level III Multiverse）

量子力学（Quantum Mechanics）在过去一个世纪精确地描述在微观世界里基本粒子之间的相互作用，并准确无误地通过每一个实验的考验。例如根据量子电动力学（Quantum Electrodynamics）所计算出电子的异常磁偶极矩（anomalous magnetic dipole moment）与实验的结果吻合到一亿份之一。

可是量子力学的问题在于其解释。哥本哈根解释（Copenhagen interpretation）是量子力学中最被广泛接纳的一种解释。根据哥本哈根解释，一个量子系统（例如一个原子）的量子态可以用波函数（wave function）来完全地表述。然而根据海森堡的不确定性原理（Heisenberg's Uncertainty Principle），一个粒子的位置和动量无法同时被确定，因此量子系统只能用机率来描述，而机率就是波函数的绝对值平方。在「薛定谔的猫」 （Schrödinger's cat）的思想实验中，有一只猫被放入一个有一粒放射性原子核和毒气装置的封闭的箱子里。假设放射性原子核在时间T里有50％的可能性发生衰变。如果发生衰变的话，它会发射出一个粒子，并触发装置放出毒气把猫杀死。根据哥本哈根解释，在未打箱子开进行观察前，原子核处于未衰变和已衰变的叠加态（superposition state）。换句话说，原子核的波函数Ψ在时间t=T的时候可以写成：

|ψ>=(|未衰变>+|已衰变>) /√2

而猫的波函数在时间t=T则可以写成：

|ψ>=(|活猫>+|死猫>) /√2

亦即是说那只猫处于「又生又死」的状态。可是一旦观察者打开箱子观察猫是生还是死的时候，波函数便会立刻坍塌，而观察者只会观察到「生猫」或是「死猫」两个状态其中之一，而非「又生又死」。

艾弗雷特三世（Hugh Everett III）于1957年提出了另一个所谓「多世界解释」（Many-Worlds Interpretation）。根据多世界解释，测量带来的并非波函数的坍缩，而是宇宙的「分裂」。因此在「薛定谔的猫」的思想实验中，猫并非处于一种「又活又死」的状态，而是我们的宇宙分裂成了两个：其中一个宇宙的猫是活的，而另一个宇宙的猫是死的（见下图）。

 图三"Schrödinger's Cat, many worlds interpretation, with universe branching" © 2009 Dc987, used under a Creative Commons Attribution-ShareAlike license: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

再举一个更简单的例子：一天早上某人的闹钟响了，他有两个选择：他可以起床准时上班；亦可以把闹钟关掉然后继续睡觉。这时宇宙分裂成了两个：在其中一个宇宙里他决定起床上班；而在另外一个宇宙里他决定继续睡觉。在他决定起床上班的宇宙里他又面对两个选择：他可以选择吃早餐，又或者不吃早餐直接上班。于是这时宇宙又分裂成了两个：在其中一个宇宙里他吃早餐；而在另外一个宇宙里他不吃早餐。我们的宇宙就是这样不断地分裂成无数的平行宇宙，这就是所谓的「第三级多重宇宙」。

如果你认为第三级多重宇宙十分不合常理甚至疯狂，你的想法是正常的。

第四级多重宇宙（Level IV Multiverse）

有些科学家进一步推测所有拥有一套数学上一致（mathematically consistent）的物理定律的宇宙都实际上存在。换句话说，每一个可以想像的平行宇宙都存在，这就是所谓的「第四级多重宇宙」。

猜测的程度从第一级多重宇宙到第四级多重宇宙不断增加，第三级及第四级多重宇宙的猜测程度更是接近疯狂。因此我们在此只集中讨论比较多人接纳的第一级和第二级多重宇宙的可能性及其含意和问题。

第一级多重宇宙的可能性及含意

正如之前所说，第一级多重宇宙其实是一个误称，因为所有第一级平行宇宙都只不过是同一个宇宙的一部分。大爆炸理论亦支持第一级多重宇宙的存在，因此第一级多重宇宙是最没有争议性的。即使我们不能直接观测其他第一级平行宇宙，现时差不多所有宇宙学家都相信第一级多重宇宙的存在。

可是有一点值得注意的：虽然有很多人在解释第一级多重宇宙时喜欢说在不同的平行宇宙里有不同的外星人居住，然而第一级多重宇宙本身并没有意味着有其他外星人存在。

一般的第一级多重宇宙并没有与创造论相抵触。如果上帝选择通过大爆炸和暴胀去创造这个宇宙，那么第一级平行宇宙是自然的结果。人类无法观测到宇宙的其他区域只不过意味着人类的能力有限而已。

可是有些科学家进一步假设宇宙是无限的，并「推测」在无限的宇宙里有无限多个拥有不同物理定律和物理常数的第一级平行宇宙，从而推论出在无限多个不同的平行宇宙里，总有一个有合适的物理定律、物理常数以及种种有利的条件让无机的份子随机碰撞并变成有机生物，最后进化成人类。

虽然宇宙是否无限现时还没有定案，但是上述的推测最大的问题是它假设不同的第一级平行宇宙拥有不同物理定律和物理常数。正如埃利斯（George Ellis）⁷ 指出，问题在于无人能够证明这一类从已知到未知的外推是错误的，科学家怎能决定他们对不能观测的时空区域的想像是否我们所能观测的合理外推呢？ ⁸

第二级多重宇宙的问题

无证据亦不可能证明第二级多重宇宙的存在

第二级多重宇宙本身甚具争议性，不少宇宙学家，例如埃利斯，对第二级多重宇宙存怀疑的态度。埃利斯指出他不相信第二级平行宇宙的存在已经被证明，又或者可能被证明。

「所有平行宇宙都处于我们的视野之外，无论科技如何发展，它们现在或将来都继续超越我们看见的能力。」⁹

他甚至斩钉截铁地指出第二级多重宇宙已经不属于科学的范筹：

「（第二级）多重宇宙的支持者，在大大扩阔我们对物理现实的概念的同时，亦暗示地将『科学』重新定义。」¹⁰

有趣的是，很多科学家（例如道金斯（Richard Dawkins））认为科学信念是基于公开地稽查的证据¹¹ ，然而他们很多却相信多重宇宙是宇宙微调的解释，即使没有证据去证明或支持多重宇宙的存在。

纯量场

根据混乱暴涨理论，纯量场的量子起伏令不同的气泡宇宙自我生成。正如埃利斯所说，纯量场只是一种假设的场，其性质仍是未知之数，现时还没有实验证明它们的存在，更遑论测量它们假定的特性。最重要的是，物理学家们没有证实这些纯量场的动力学会导致不同的物理在不同的泡沫宇宙里运作。 ¹²

自然定律的来源

即使纯量场存在，可是纯量场从哪里来的？令纯量场的有起伏的量子力学又从哪里来的？

正如哲学家弗鲁（Antony Flew）所说：「多重宇宙与否，我们仍然需要接受自然定律来源的问题，而这里唯一可行的解​​释是上帝。」。 ¹³

理论物理学家戴维斯（Paul Davis）亦指出，如果有「定律中的定律」（law of laws）去描述不同的参数数值是怎样被设定于不同的宇宙中，那么我们只不过把宇宙微调的问题推高一层而已。为什么？因为我们还是需要解释定律中的定律是从何而来的。 ¹⁴

弦论景观

物理学家原本提出弦论（String Theory）是希望它可以以单一理论去解释现时已知的四种基本力（即重力、电磁力、强作用力及弱作用力），所以有人称之为「万有理论」（Theory of Everything）。可惜经过数十年的研究，弦论家不但找不到单一理论，现时的倾向更意味着弦论允许有多得无法想象（~10⁵⁰⁰）的不同物理定律，这就是所谓「弦论景观」。因此有很多人质疑弦论本身已经从物理学变成形而上学，甚至贬之为「任何事物的理论」（Theory of Anything）。

第二级多重宇宙的支持者认为弦论景观加上多重宇宙可以解释宇宙微调，可是弦论本身还没有被证实，它甚至不是一个完成的理论。因此以弦论和多重宇宙去解释宇宙微调最多只不过是埃利斯所说的「以科学为基础的哲学推测」而已。 ¹⁵

合理的解释

加拿大哲学家莱斯理（John Leslie）提出了所谓「合理解释」 （tidy explanation）去指出创造论比多重宇宙更能合理地解释宇宙微调。莱斯理举了一个例子去解释何谓合理解释：假设你在一个市场购物，有一个丝绸商人向你展示一块丝绸，而他的手指头却不偏不倚地放在丝绸上的一个虫洞上。从或然率的角度看来，他的手指头可能放在那块丝绸的任何一个角落，然而他的手指头不偏不倚地放在丝绸上的虫洞上的最合理的解释是他想欺骗你。 ¹⁶

克雷格（William Lane Craig）亦提出另一个合理解释的例子：有一个叫Bob的人生于1982年8月23日，他的妻子在他的生日送他一部汽车作为生日礼物，而该部汽车的车牌号码正是BOB 82382。从或然率的角度看来，这个车牌号码有可能是碰巧拿到的，但是最合理的解释是他的妻子特意为他申请的。 ¹⁷

同样地，你可以尝试以无数的平行宇宙去解释宇宙微调，但是上帝精心设计并创造了宇宙是一个最合理的解释。

奥卡姆剃刀

英国物理学家兼神学家普京康（John Polkinghorne）指出多重宇宙是一个很浪费的建议：

「它假设有亿亿万万个宇宙存在，我们不能观测得到这些宇宙，而这些宇宙各自有非常不同的特性，在偶然的机会下，其中一个宇宙结果适合碳基生命存在。这是一个非常大胆的的猜测，这肯定不是一个科学的理论，我们可以说是一种形而上学的猜测。它超越了物理学而成为某种哲学。当然宇宙是被创造这个想法亦是一样，但是我认为首先多重宇宙是一个非常不符合经济原则的假设。其次，在我看来它只解释一件事情，它说我们中了宇宙彩票，来解释或辩解宇宙微调。 但我相信视宇宙为上帝的创造可以解释更多。它不仅解释了微调，还解释了为何宇宙是理性地美丽，拥有奇妙的自然定律。它说明了我们与上帝的神圣接触等等被广泛证实的人类经验。所以有累积的例证去视宇宙为一种创造，而多重宇宙那一方面的说法则没有。」¹⁸

「奥卡姆剃刀」（Ockham's Razor）原理主张「切勿浪费较多东西，去做可以用较少的东西同样可以做好的事情」。若我们把奥卡姆剃刀应用于科学假说的取舍上，我们可以得出以下的结论：「如果有两种不同的假说可以解释同一现象，我们应该采取比较简单的那一种。」

牛顿在其著作《自然哲学的数学原理》（Philosophia Naturalis Principia Mathematica）中亦提出相似的论调：

「我们要承认在既真实又足以解释自然事物现象的原因以外没有其他的原因... 因此我们必须尽可能以相同的原因去说明相同的自然作用。」¹⁹

在解释宇宙微调上，创造论及多重宇宙两个假说都理论上不能被证明，而多重宇宙假说（牵涉无限多个宇宙）比创造论假说（牵涉一位造物主）复杂得多，因此根据奥卡姆剃刀，我们应该采用创造论这个比较简单的假说。

赌徒的谬误

正如天体物理学家罗斯（Hugh Ross）指出，以多重宇宙去解释宇宙的精细微调其实犯了某种形式的「赌徒的谬误」（Gambler's Fallacy）²⁰ 。有一个赌徒在一群观众面前把一个普通的硬币连续掷十万次，而每次都掷出「公」。观众中有理性的人都会得出一个结论— 即那个硬币是被特别设计而令每次都会掷出「公」的。可是那个赌徒却得出另一个谬误的结论— 他推测在礼堂之外有个2^100,000硬币（即大约~10³⁰⁰⁰个硬币）存在（虽然他看不到这些硬币），并同时有2^100,000个人把每个硬币连续掷十万次。根据统计学，在这2^100,000次的掷硬币中会有一次出现连续十万次都是「公」的情况出现。因此那个赌徒得出一个结论：那个在礼堂里的硬币是公平的，并决定赌第十万零一次的掷硬币中会出现「字」。

在此那个赌徒犯了三个严重的错误：

1.    他没有证据证明礼堂外有其他2^100,000硬币存在。
2.    他没有证据证明礼堂外的其他2^100,000硬币被连续掷十万次。
3.    他没有证据证明所有礼堂外掷硬币的结果与礼堂内掷硬币的结果不同。

因为统计样本只有一个，唯一合理的结论是有人的有人在硬币「做了手脚」，令每次都会掷出「公」。

在宇宙的微调的情况，没有证据证明有其他第二级平行宇宙存在。事实上，根据广义相对论，一个宇宙的时空流形（space-time manifold）或「外壳」不可能与其他宇宙的时空流形重叠。所以即使上帝创造了十个平行宇宙，我们亦只能观测到我们自己的宇宙。因此对人类观察者而言，统计样本始终只有一个。

罗斯继续指出，如果你选择的话，去推测「在那里」有无限多个宇宙是一个完全可以接受的选择，可是这是在形而上学、而非物理学的范筹。

「空隙的神」与「空隙的多重宇宙」

数百年来基督徒很多时因其「空隙的神」（God of the Gaps）而备受批评，因为有些基督徒以某些科学知识的空隙作为上帝存在的证据（例如古时有人会把行雷闪电归咎于上帝的作为。）。有时候这些批评是应该的，因为当科学发展慢慢以自然解释去揭露这些科学知识的空隙时，不单那些提出以上帝的神迹作解释的人被嘲笑，就连相信上帝存在本身这个信仰亦同时被贬低。

有趣的是第二级多重宇宙本身与空隙的神有相似的含意，在某个角度我们可以称之为「空隙的多重宇宙」（Multiverse of the Gaps）。例如如果我们观测到有自然现象违反热力学第二定律，你可以以第二级多重宇宙去解释：因为我们有无限多个平行宇宙，总有一个会出现这个反常的现象，所以不必大惊小怪。因此「空隙的多重宇宙」可以解释任何东西— 包括宇宙微调。

理论物理学家戴维斯（Paul Davis）认为多重宇宙虽然能够解释一切，却没有解释任何东西。他说一个真正的科学解释好像一粒瞄准发射的子弹，可是多重宇宙却以无限复杂的猜字谜游戏，去取代理性地有秩序的真实世界，使「解释」整个概念本身变得毫无意义。²¹

多重宇宙未必能够解释宇宙微调

即使有无限多个平行宇宙，亦未必一定能够解释宇宙微调。因为这些平行宇宙必须有着不同的物理定律和物理常数才能解释宇宙微调。例如你可以假设有无限多只猴子，每只猴子都坐在一部打字机前胡乱地打字，并断定总有一只猴子会打出一部莎士比亚的名著。可是这样的结论必须假设每部打字机都具备所有必须的字键，例如如果每部打字机都少了「E」这个字键，那么即使有无限多只猴子在打字，亦不可能得出一部莎士比亚的名著。

同样地，如果所有平行宇宙都拥有相似的物理定律和物理常数，那么就不能够单靠多重宇宙去解释宇宙微调。

第二级多重宇宙并不与创造论相抵触

与第一级多重宇宙一样，第二级多重宇宙并没有与创造论相抵触，亦不能否定造物主的存在。如果一个艺术家造了一件完美的艺术品，你没有理有去假设他不会去做其他的艺术品。同样地，上帝既然为了为人类预备一个合适的居所，愿意花138亿年和9×10²¹个恒星²² ，祂亦有自己的特权去通过第二级多重宇宙去创造我们这一个宇宙。

结论

宇宙微调暂时只有两个可能的解释：

1. 我们的宇宙只不过是众多（甚至无限多）平行宇宙的其中一个，人类的出现只不过是因为中了宇宙彩票。
2. 上帝为人类精雕细琢地设计并创造了我们的宇宙。

两者都是形而上学的推测，并不能够直接或间接证明。

现在你有两个选择：你可以​​选择去相信在我们的宇宙之外有无限多个宇宙，并否定上帝的存在；又或者好像哲学家弗鲁一样放下成见，虚心地承认上帝才是答案²³ 。

圣经早在二千多年前已经明确地告诉我们上帝才是造物主：

「自从造天地以来， 神的永能和神性是明明可知的，虽是眼不能见，但借着所造之物就可以晓得，叫人无可推诿。」 ²⁴

希望看了本文的你能够像弗鲁一样理性地选择上帝。

1. 黄启新,「智慧设计论vs.弱人择原理」,无可推诿。
2. 在以下的讨论中，多重宇宙是指复数平行宇宙的整体。换句话说，多重宇宙包含多个，甚至无限多个平行宇宙。
3. Tegmark, Max (May 2003). "Parallel Universes". Scientific American.
4. 超光速膨胀并不违反爱因斯坦的狭义相对论，因为狭义相对论只适用于物质在空间中移动的速度，并不适用于空间本身膨胀的速度。
5. Jeffrey A. Zweerink, Who's Afraid of Multiverse?, Reasons To Believe 2008, p.17.
6. 10⁵⁰⁰即一之后有500个零，是一个天文数字。与此相比，我们的可观测里只有10⁸⁰个质子。
7. 埃利斯是南非开普敦大学的宇宙学家，是一位广义相对论的权威。
8. George E. R. Ellis, "Does The Multiverse Really Exist?", Scientific Americans, August 2011, p .41.
9. George E. R. Ellis, "Does The Multiverse Really Exist?", Scientific Americans, August 2011, p.41.
10. George E. R. Ellis, "Does The Multiverse Really Exist?", Scientific Americans, August 2011, p.40.
11. Daily Telegraph Science Extra, Sept 11th 1989.
12. George E. R. Ellis, "Does The Multiverse Really Exist?", Scientific Americans< /em>, August 2011, p.41.
13. Antony Flew & Roy Abraham Varghese. 2007. There is a God: How the World's Most Notorious Atheist Changed His Mind, New York: HarperCollins.
14. Paul Davies, "Universes galore: Where will it all end?", Universe or Multiverse? ed. Bernard Carr, (Cambridge University Press) p487-506.</span >
15. George E. R. Ellis, "Does The Multiverse Really Exist?", Scientific Americans, August 2011, p.41
16. John Leslie, Universes< /em> (New York: Routledge, 1989), p.190.
17. http://www.reasonablefaith.org/site/News2?page=NewsArticle&id=8167
18. http ://www.focus.org.uk, "God: new evidence" -- "God or the Multiverse?"
19. Isaac Newton, Philosophia Naturalis Principia Mathematica , 1687.
20. Hugh Ross, The Creator and the Cosmos, 3rd ed. (Colorado Springs, CO: NavPress, 2001), 172-173.
21. < span style="font-size: 10pt;">Paul Davies, "Universes galore: Where will it all end?", Universe or Multiverse?</em > ed. Bernard Carr, (Cambridge University Press) p487-506.
22. 黄启新,「上帝为何创造这么多恒星？ 」,无可推诿。
23. 黄启新,「有一位上帝─ 弗鲁为何改变了主意？」,无可推诿。
24. 罗马书 1:20