來源：利維坦

文：Monica Grady

譯：苦山

校對：兔子的凌波微步

原文：www.bbc.com/future/article/20210301-how-physics-could-prove-god-exists

“我曾在一次研討會上聽到下面這個問題——當時我還相信上帝（現(xiàn)在我是無神論者）——這個問題最初是由愛因斯坦提出的，它的優(yōu)雅和深刻令我震驚：“如果存在這樣一位上帝，他創(chuàng)造了整個宇宙及其所有的物理法則，那么上帝是否遵循上帝自己的法則？還是說，上帝可以取代他自己的法則，比如超越光速，從而能夠同時存在于兩個不同的地方？”這個問題的答案能否幫助我們證明上帝是否存在，還是說，這是科學經驗主義和宗教信仰交叉之處，因而沒有真正的答案？”

——大衛(wèi)·弗羅斯特（David Frost），67歲，洛杉磯。

當我收到這個問題的時候，我正因疫情封鎖措施待在家中，因此立刻被它激起了興趣。這也難怪，畢竟時機恰好——諸如大流行病之類的悲劇事件經常讓我們質疑上帝的存在：如果真有一位仁慈的上帝，為什么會發(fā)生這樣的災難？上帝可能被物理定律“束縛”的這種想法——物理定律也支配著化學和生物學，因此也決定了醫(yī)學的邊界——是一個值得探索的有趣觀點。

如果上帝不能打破物理定律，祂可能就不會像你想象的那樣，有如絕對存在一樣強大。但是如果祂做得到的話，為什么我們還沒有看到任何證據(jù)表明，宇宙中曾有物理定律被打破過呢？

為了解決這個問題，讓我們把它分解一下。首先，上帝能比光速更快嗎？我們只從問題的表面含義來回答。光的傳播速度大約為每秒3×105公里，即每秒186,000英里（299,500公里/秒）。我們在學校里學過，沒有什么能比光速更快——即使是《星際迷航》（Star Trek）中的聯(lián)邦星艦企業(yè)號（USS Enterprise），當它的二鋰礦結晶引擎（dilithium）被調到最大值時也不行。

但這是真的嗎？

數(shù)年前，一群物理學家構想了一種被稱為快子（tachyon）的粒子，它以超光速運動。幸運的是，人們認為這種粒子不太可能真實存在。如果它們確實存在，那么它們將擁有一個虛質量（譯者注：imaginary mass，即靜止質量必須為虛數(shù)），空間和時間的結構將被扭曲——這會導致因果關系的違背（并且很可能會讓上帝頭疼）。

到目前為止，似乎還沒有發(fā)現(xiàn)任何物體的速度能夠超過光速。這本身并不能說明任何與上帝有關的事。它只是進一步證實了“光的傳播速度確實很快”這一知識。

如果上帝存在，一個問題就在于，祂是否會受到物理學等科學定律的約束。

當你開始考慮光從萬物伊始至今傳播了多遠時，事情就變得有趣些了。假設宇宙符合傳統(tǒng)的大爆炸模型，并假設光速為3x105公里/秒，那么我們就可以計算出，在宇宙存在的138億年中，光傳播了大約1.3x1023公里。或者更確切地說，在宇宙之存在的可觀測的部分里，光傳播了那么遠。

宇宙以大約每兆秒差距70公里/秒的速度膨脹（1 Mpc/Megaparsec=1兆秒差距，大約為3000萬公里），因此目前的估計表明，到宇宙邊緣的距離是460億光年。隨著時間的推移，宇宙的體積不斷增加，光必須傳播更長的時間才能到達我們這里。

宇宙比我們能看到的要大得多，但是我們目前能看到的最遙遠的天體是由哈勃太空望遠鏡觀測到的GN-z11星系。它大約位于1.2x1023公里或134億光年之外，這意味著從該星系發(fā)出的光到達地球用了134億年。但是在光線“出發(fā)”時，這個星系距離我們的銀河系只有大約30億光年。

GN-z11是一個在大熊座發(fā)現(xiàn)的高紅移星系，為目前可觀測宇宙中最古老、最遙遠的已知星系。

我們無法觀測或看清自大爆炸以來擴張建立的整個宇宙，因為要讓光從世界伊始的幾分之一秒到達我們這里，流逝過的時間還不足夠。一些人認為，我們因此無法確定物理定律是否可以在其他宇宙區(qū)域被打破——也許它們只是局部的、偶然的定律。這就把我們引向了一個比宇宙還要大的東西。

多元宇宙

許多宇宙學家認為，宇宙（Universe）可能是一個更廣闊的宇宙系（cosmos）、一個多元宇宙（multiverse）的一部分，在那里有許多不同的宇宙共存，但不相互作用。多元宇宙的觀點是基于宇宙暴脹理論（the theory of inflation）的——暴脹理論認為宇宙在大爆炸后的10-32秒之前曾急速暴脹。暴脹理論是一個重要的理論，因為它可以解釋為什么宇宙具有我們所看到的形狀和結構。

但是，假如膨脹能夠發(fā)生一次，為什么不能發(fā)生很多次呢？我們從實驗中知道，量子漲落可以產生成對的粒子，它們突然出現(xiàn)，但片刻后就消失。如果這種漲落能夠產生粒子，為什么不能產生整個原子或宇宙呢？有人認為，在混沌暴脹期間，一切并非都以同樣的速率發(fā)生——暴脹期間的量子漲落可能產生了氣泡，而這些氣泡各自爆炸形成了宇宙。

但是在多元宇宙中，上帝的位置在哪里呢？令宇宙學家頭疼的一個事實是，我們的宇宙似乎已經微調到了適合生命存在的狀態(tài)。宇宙大爆炸產生的基本粒子具有能夠形成氫和氘的合適性質——而這些物質構成了第一批恒星。

量子物理學能否幫助解釋“上帝能夠同時存在于兩個地方”這件事？? 美國國家航空航天局

在這些恒星中，控制核反應的物理定律隨即生成了構成生命的物質——碳、氮和氧。為什么宇宙中所有的物理定律和參數(shù)具有的數(shù)值都恰好能令恒星、行星，以及——最終——生命形成？

有人認為這只是一個幸運的巧合。其他人說，我們不應為“生物友好”的物理定律感到驚訝——畢竟是它們產生了我們，那么我們還能看到什么呢？然而，一些有神論者認為，這表明存在一位為生物創(chuàng)造了有利條件的上帝。

但上帝并不是一個合理的科學解釋。相反，多元宇宙理論解決了這個謎團，因為它允許不同的宇宙有不同的物理定律。所以，我們碰巧在少數(shù)幾個能夠支持生命存在的宇宙中發(fā)現(xiàn)了我們自己，這并不奇怪。當然，你無法反駁多元宇宙可能是由上帝創(chuàng)造的觀點。

如果兩個粒子糾纏在一起，當你操縱其中一個粒子時，你也在自動操縱它的關聯(lián)粒子。

這一切都是高度假設的，而對多元宇宙理論最大的批評之一在于，因為我們的宇宙似乎和其他宇宙之間沒有相互作用，所以多元宇宙的概念不能得到直接的檢驗。

量子怪誕性（Quantum weirdness）

現(xiàn)在，讓我們考慮一下上帝是否可以同時出現(xiàn)在多個地方。我們在空間科學中使用的大部分科學技術都是基于反直覺的原子和粒子的微觀世界理論，這一理論被稱為量子力學。

這一理論支持一種叫做量子糾纏的現(xiàn)象：鬼魅般地相連的粒子。如果兩個粒子處于糾纏狀態(tài)，當你操縱其中一個粒子時，你也在自動操縱它的關聯(lián)粒子，即使它們相距很遠，也沒有在相互作用。對于量子糾纏的描述，有其他版本比我在這里給出的更好——但是這一版表述很簡單，足以讓我理解。

想象一個粒子衰變成兩個亞粒子A和B。亞粒子的性質疊加后必須與原粒子的性質等同——這就是守恒定律。例如，所有的粒子都有一個叫做“自旋”的量子性質——大致而言，它們就像是小小的羅盤磁針一樣運動。如果原始粒子的“自旋”為零，那么兩個亞粒子中的一個必須自旋為正，另一個必須自旋為負，這意味著A和B中的每一個都有50%的機會具有正自旋或負自旋。（根據(jù)量子力學的理論和定義，在你真正測定粒子之前，粒子處于不同狀態(tài)的混合態(tài)。）

愛因斯坦將量子糾纏描述為“鬼魅般的超距作用”。? Getty Images

即使A和B位于不同行星上的不同實驗室中，它們的性質也不是彼此獨立的——它們是糾纏在一起的。假如你測量A的自旋，發(fā)現(xiàn)它是正的，那么想象一下，一個朋友恰好在你測量A時測量了B的自旋。為了使守恒定律成立，她必然會發(fā)現(xiàn)B的自旋是負的。

但是——這就是事情變得模糊的地方——和亞粒子A一樣，B有一半的概率是正自旋，所以當A的自旋態(tài)被測定為正時，它的自旋態(tài)“變成了”負的。換句話說，關于自旋態(tài)的信息在兩個亞粒子之間瞬間傳遞。這種量子信息的傳遞速度明顯快于光速。鑒于愛因斯坦本人都將量子糾纏描述為“鬼魅般的超距作用”，我認為就算我們所有人都覺得這是一種相當奇異的效應，也是有情可原的。

因此，畢竟還是有一種東西比光速更快：量子信息。這并不能證明或反駁上帝的存在，但是它可以幫助我們從物理的角度來認識上帝——上帝也許是一團糾纏的粒子，來回傳遞量子信息，并因此同時存在于許多地方？甚至同時存在于多個宇宙？

科學需要證據(jù)，宗教信仰需要信念

我腦海中有這樣一幅畫面：上帝轉著星系大小的盤子，同時拋接著行星大小的球——將信息從一個晃晃悠悠的宇宙扔到另一個中，以保持一切運轉。幸運的是，上帝可以同時操作多項任務——保持時間和空間的結構不停運作。你所需要的只是一點點信念（faith）。

這篇文章是否已經接近于回答開篇提出的問題？我想沒有：如果你像我一樣相信上帝，那么上帝被物理定律束縛的想法就是胡說八道，因為上帝可以做任何事情，甚至比光行得更快。如果你不相信上帝，那么這個問題同樣是荒謬的，因為不存在上帝，也不存在什么事物能比光速更快。也許這個問題實際上該交給不可知論者回答，他們不清楚上帝是否存在。

上帝是否一邊在拋接行星大小的球時，一邊旋轉銀河系大小的盤子？? 美國國家航空航天局

這的確是科學和宗教的不同之處。科學需要證據(jù)，而宗教信仰需要信念。科學家們并不試圖證明或反駁上帝的存在，因為他們知道沒有任何一個實驗能夠探測到上帝。而且，如果你相信上帝，那么科學家對宇宙的發(fā)現(xiàn)就無關緊要了——任何宇宙都可以被認為是與上帝一致的。

我們對上帝、物理或其他事物的看法最終取決于我們的視角。但是，讓我們從一個真正權威的來源引用一句話來收尾。不，不是《圣經》。也不是哪本宇宙學教科書。這句話來自特里·普拉切特（Terry Pratchett，英國奇幻文學作家）的《靈魂收割者》（Reaper Man）：

“光覺得它跑得比任何事物都快，可它錯了。無論它跑得多快，黑暗總是先它一步到達，并且等待著它的光臨。”