科學與神學的接觸點

◎林昌華(長老教會牧師)

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   人類知識追求的兩大議題

從古到今有兩個問題縈繞在人類的腦海,而想盡辦法尋找解答,第一個是「宇宙的起源問題」,另外一個是「生命產生的機轉」。從基督教信仰來看,這兩個問題的解答實在簡單,不管宇宙的產生或生命出現的答案,就是上帝;但是對科學家而言,只有透過實驗加上不斷的驗證,才能產生「牢靠」的知識。而「教義」是信仰的陳述,難以透過實驗的方法重構,也無法進行驗證,因此不能作為建構人類知識的基礎。科學和神學間,看起來似乎有一個難以穿越的鴻溝。

其實這也無可厚非,因為基本上神學和科學是提出不同的問題,而解決問題的路徑也不一樣,但這並不表示神學和科學間就完全沒有碰撞的機會和可能性。首先是關於生命產生機轉的問題,用最簡單的方式來說,不同的氨基酸組合成為蛋白質,然後蛋白質組合成為細胞和器官,而不同的器官組合就成為各種生物或者人。問題在於從氨基酸到蛋白質,然後再到細胞組織或器官的組合過程中,形成生命的機轉到底是什麼?換句話說,人類是否可能透過組合氨基酸或蛋白質的方法產生出生命?至於宇宙的起源問題,2011年12月,「粒子物理學」(particle physics)有一個重要的進展,可能發現了宇宙形成時,一個重要的基本物質「Higgs boson」,中文翻譯為「希格斯玻色子」。

   「創造」與「大爆炸理論」

神學以拉丁字「ex nihilo」來描述上帝創造的過程。這個字的意思是:「上帝從『無有』創造出世界來。」這裡有兩個主要概念,首先,在創造宇宙以前是絕對的「空無」;這裡所說的「空無」有別於柏拉圖哲學概念「無」的概念(柏拉圖稱為nihil,本身也是一種「存在」),或佛教思想的「無」(Nirvana,不生不滅)。其次,既然宇宙是被創造出來的,所以有其開始,自然也會有其結束。根據理查‧穆樂(Richard A. Muller)編的《拉丁與希臘文神學辭典》對「ex nihilo」的解釋如下:「從無中而出,指出上帝的創造非從『已經存在的物質』,而是從『無物』創造。」他進一步解釋,基督教的創造神學思想是「二階段」的創造,亦即:先創造「構成物體的物質基礎」,然後「藉由命令使得物質成為物體」。二階段的創造區分了「物質基礎」和「形塑」的過程,這是基督教神學和科學研究的觸碰點。

科學理論中,宇宙生成問題的出現,和天文學的光譜儀(spectrometer)所發現的「紅移現象」有很大的關係。與「紅移」相對的現象稱為「藍移」,紅移是指光波拉長,而藍移則是光波縮短,此描述同時適用於光波和聲波。以聲音為例:如果一部火車駛向觀察者時,發出的喇叭聲響尖銳急迫,稱為「藍移」;通過且遠離觀察者時,音調會變低拉長,稱為「紅移」;而「紅移」和「藍移」的現象,合稱「都卜勒效應」。20世紀的美國天文學家愛得恩‧哈伯(Edwin Hubble)以光譜儀觀察天空的星體,發現大部分的星體都有「紅移」的現象,這個現象代表大部分的星體都在向外膨脹擴張中。

反過來說,如果將時間倒轉,那麼這些膨脹的星體最終會回到膨脹前的「原點」;這個「原點」,根據首度提出「大爆炸」理論的比利時神父喬治‧樂瑪特的看法,認為原本只有一個原子大小。而「大爆炸」造成空間的膨脹,產生具質量的物體,而形成目前的宇宙以及當中的各個星體。但是「大爆炸」必須要回答兩個問題:「讓能量轉變產生質量的機轉是什麼?」以及「為何大爆炸不是造成粒子的灰飛煙滅,而是形成運作的秩序?」

   「希格斯玻色子」與「上帝粒子」&nbsp

在137億年前,經由一次「大爆炸」創造出現存的宇宙,是目前科學家接受的看法。而在「大爆炸」之前的狀態是極小(有的說有一枚硬幣大小)但擁有絕大能量(由於當時物質和反物質結合,所以是一種純粹的能量),在極度高溫的情況下發生爆炸。在爆炸的過程中「物質」和「反物質」分離;就「物質」的層面來看,從「大爆炸」產生出「夸克」(quark),而數個夸克粒子由「強子」(hadron)的力場結合成為帶正電的「質子」(proton)和不帶電的「中子」(neutron),這兩者結合成為「原子核」(nucleus),擁有原子99.94%以上的「質量」(mass)。

帶負電的「電子」在原子核外由「電磁場」吸住而不斷游移,而「電子」和「原子核」結合成「原子」。也就是說,宇宙一切物質是由4層結構組合而成,由外而內為1.原子;2.原子核、電子;3.質子、中子;以及4.夸克。2011年底,科學家透過功能強大的「強子對撞機」(hadrons collider),撞開結合「夸克」的「強子」力場,以回答讓「純粹能量」的粒子產生「質量」的「希格斯玻色子」此假設性物質是否存在的問題。

根據粒子物理學的「標準模型」(Standard Model)假設,有一個「力場」稱為「Higgs field」中文譯為「希格斯力場」的存在,它遍存於「大爆炸」之後的「真空」中,而經過這個「力場」的粒子,就從純粹能量轉化而帶有「質量」的物體。科學家以濃稠的「糖蜜」(molasses)來形容能量轉化成質量的過程:純粹能量的「粒子」經過「希格斯力場」時就會沾染上「質量」(像是製造糖葫蘆時,以李子沾上糖漿一般),而這個「希格斯力場」的承載者就稱為「希格斯玻色子」。

反過來說,假如去掉「希格斯玻色子」的話,「標準模型」無法解釋「夸克粒子」從原本純粹的「能量」產生「質量」的奧祕。由於這個過程類似聖經創世記裡,上帝透過「說話或命令」的「能量」,創造出世界具「質量」的物體來;因「大爆炸」過程就是「能量」轉化為「質量」的過程,因此媒體和部分科學家稱呼「希格斯玻色子」為「上帝粒子」(God particle)。

儘管也有部分科學家反對「上帝粒子」的稱呼,但這個名稱仍被科學家和媒體普遍使用,幾乎到可互換的地步。

為了增強實驗的可靠性,歐洲粒子物理學實驗室(CERN)將參與實驗的科學家分成兩組(ATLAS)和(CMS),以不同的方法進行實驗,並在2011年12月中旬發表實驗的研究成果,初步肯定希格斯玻色子的存在。《自然》(Nature)雜誌隨即在12月16日由密西根州立大學物理學理論研究中心的榮譽教授高登‧坎尼(Gordon Cane)發表一篇評論,他在文章中說:「物理學界咸認為希格斯玻色子,這個讓其他粒子產生質量的物體,是確認粒子物理學中標準模型最終的要素。這個神奇的理論描述了粒子(夸克和輕粒子)以強或弱和電磁場的互動(還要加上引力理論)產生出我們的世界。夸克結合產生質子和中子;質子和中子產生原子核;原子核和電子結合產生原子,然後分子(molecule)、巧克力、人類、行星以及恆星等,以此類推。」

當然,初步研究成果報告之後,還需要更長的時間分析實驗產生的大量數據,根據媒體的推測,大概需要1年的時間才能夠有比較完整的報告和理論出現。不過,從上述的研究至少可以確定兩項,現存的宇宙,不管是通過「大爆炸」或「上帝的命令」,都是「被創造出來」的,而非永久的存在。在這樣的脈絡之下,並不存在「創造論」或「進化論」的爭議,而科學和神學的觀點是一致的。再者,儘管宇宙巨大到難以估算,但這只是表象而已;事實上,組成宇宙的物質結構只有4層,而且次序井然,絕對不是偶然的產物,而最基本的粒子「夸克」就像是基督教神學「二階段創造」的「第一階段」,亦即「構成物體的物質基礎」。

   戴上不同面具的上帝

對基督教而言,「強子對撞機」實驗的重要性不在於部分科學家和媒體用「上帝粒子」稱呼「希格斯玻色子」,而是在於宇宙創造過程中,能量轉化成為質量的過程。因此「從無到有的創造」與「上帝粒子」之間,開啟了「神學」和「科學」對話的可能性,儘管這兩者之間的差異仍然巨大。但是筆者認為,這並非二擇一的選擇,毋寧用神話學者約瑟‧坎伯(Joseph Campbell)的概念來表達:「粒子物理學和神學所看到的是『戴上不同面具的上帝』(God in different masks)。 」

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