- 不白九百
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大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说,英文说法为Big Bang,也称为大爆炸宇宙论。大爆炸理论诞生于20世纪20年代,在40年代得到补充和发展,但一直寂寂无闻。直到50年代,人们才开始广泛注意这个理论。
大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。
大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实:
a)理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。
b)观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。
c)在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。
d)根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。
按照大爆炸理论,宇宙是150亿年前从一个极小的点诞生的,从那里诞生了时间和空间、质量和能量,从而由物质小微粒聚集成大团的物质,最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前,宇宙中没有物质,没有能量,甚至没有生命。
但是,大爆炸理论无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样,或者说发生这次大爆炸的原因是什么?按照大爆炸理论,宇宙没有开端。它只是一个循环不断的过程,从大爆炸到黑洞的周而复始,便是宇宙创生与毁灭并再创生的过程。
这只是一个设想,并不是一个完美的理论。
大爆炸理论虽然并不成熟,但是仍然是主流的宇宙形成理论的关键就在于目前有一些证据支持大爆炸理论,比较传统的证据如下所示:
a)红位移
从地球的任何方向看去,遥远的星系都在离开我们而去,故可以推出宇宙在膨胀,且离我们越远的星系,远离的速度越快。
b)哈勃定律
哈勃定律就是一个关于星系之间相互远离速度和距离的确定的关系式。仍然是说明宇宙的运动和膨胀。
V=H×D
其中,V(Km/sec)是远离速度;H(Km/sec/Mpc)是哈勃常数,为50;D(Mpc)是星系距离。1Mpc=3.26百万光年。
c)氢与氦的丰存度
由模型预测出氢占25%,氦占75%,已经由试验证实。
d)微量元素的丰存度
对这些微量元素,在模型中所推测的丰存度与实测的相同。
e)3K的宇宙背景辐射
根据大爆炸学说,宇宙因膨胀而冷却,现今的宇宙中仍然应该存在当时产生的辐射余烬,1965年,3K的背景辐射被测得。
f)背景辐射的微量不均匀
证明宇宙最初的状态并不均匀,所以才有现在的宇宙和现在星系和星团的产生。
g)宇宙大爆炸理论的新证据
在2000年12月份的英国《自然》杂志上,科学家们称他们又发现了新的证据,可以用来证实宇宙大爆炸理论。
长期以来,一直有一种理论认为宇宙最初是一个质量极大,体积极小,温度极高的点,然后这个点发生了爆炸,随着体积的膨胀,温度不断降低。至今,宇宙中还有大爆炸初期残留的称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线。
科学家们在分析了宇宙中一个遥远的气体云在数十亿年前从一个类星体中吸收的光线后发现,其温度确实比现在的宇宙温度要高。他们发现,背景温度约为-263. 89摄氏度,比现在测量的-273.33的宇宙温度要高。
虽然已有上述证据存在,但是宇宙是否起源于大爆炸学说,仍然缺乏足够多的令人信服的证据。
注解:3K是什么意思?二十世纪六十年代初,美国科学家彭齐亚斯和R·W·威尔逊为了改进卫星通讯,建立了高灵敏度的号角式接收天线系统。1964年,他们用它测量银晕气体射电强度。为了降低噪音,他们甚至清除了天线上的鸟粪,但依然有消除不掉的背景噪声。他们认为,这些来自宇宙的波长为7.35厘米的微波噪声相当于3.5K。1965年,他们又订正为3K,并将这一发现公诸于世,为此获1978年诺贝尔物理学奖金。
(摘自http://www.scitom.com.cn/)
- meira
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看一下这个。很全。
宇宙有边抑无边
什么叫无限?宇宙是否一无限的物质世界?抑或有其边界?
在人类初具理性,以规律的观点去组织所见的宇宙时,西方中世纪运用亚里士多德原理,结构了一个庞大而有限的宇宙观。佛教则从印度神话的须弥山世界,推想一个无限的大千世界观。随着科学的发展,一个个神话被消解,但宇宙是有限抑或无限,仍是一争论的焦点。
希腊时期开始,西方哲学家最先建立的,是以地球为中心的有限宇宙。柏拉图通过构想的哲学家 Timaeus of Locris 的口,认为宇宙中有一造物主名 Demiurge,从完美的理型世界形式,模构出各样事物,事物有生往异灭,由理性与必然性两大力量所主宰。地球是宇宙核心,天体为诸神所住,是完美的地方。柏氏认为球体是最完全的形式,因此认为宇宙是球形,天体像一大球包围地球,太阳、月亮及众星悬浮在空中,每天围地球转一次。从这观点看,宇宙是一有限的球体[注二] 。
但由于各行星的运动,并不随天球转动的规律,似乎不是固定在天球之上,而有其不规则的运动。故在柏拉图同代的天文学家乌多西奥斯(Eudoxos)认为真理不单须从纯理性建立,也应与观察一致。由于观察到行星的不规则运动,认为行星自身是围圆圈而转动,而又附在一围地球转的大球上,由于此大球在转,行星亦转,同时进行,即形成其不规则性。他认为地球是核心,天体最外层为众星所附的大球,中间还有很多层,为行星及日月的球体,他认为须要三十三个天体球,才可与观察一致。此为多层天体宇宙观,亦是科学史上第一个要求理性与观察并用的科学宇宙观。
亚里士多德顺这思想下去,认为地球和月亮属变幻的不完美世界,太阳与众星属不变的完美世界,其实体称为以太(ether),依完美的球体而转动,不同于地球之为水、土、火、气四元素构成。这些星星附在水晶天(crystalline)上,围地球而转。
亚里士多德认为宇宙是有限的,天体是九个大球围地转动,一切转动都有定时,有规律。这有限的时间,不可能附在无限空间中。他亦认为宇宙只有一个,因若有多个宇宙,各自有其吸引力的中心,则地上的四大元素即可向不同中心移动,而不须附在地球,可能在众宇宙中乱飞,形成混乱。
到公元前一四○年左右,著名亚历山大学派的天文学家托勒密(Ptolemy),综合各方之说,用精密数学与观察配合,算准了一切天体的运动,各行星围圆心(epicycles)转,附于众星天(celestial sphere),围地球而转,解释了其不规则之运动[注三]。这有限宇宙观影响了西方及阿拉伯中世纪的天文学一千五百年。
科学新典范的契机
根据芝加哥科学史家格兰特(Edward Grant)的研究,中世纪科学上的突破,在靠巴黎主教谭平亚对亚里士多德的批评。
在一二七七年之前,科哲学家的研究,完全依靠亚里士多德及托密勒的观点,完全用自然原因来解释一切现象,没有考虑上帝力量的影响因素。但巴黎主教在一二七七年批判亚里士多德十三条命题,后增加至二百十九条命题,认为上帝有绝对大能,可以参与自然万物的发展,而且可以创造出自然原则不可能的事物,只要在逻辑上没有矛盾,上帝可造任何世界。
格兰特指出:「这提供了一个机会,使专业的亚里士多德派自然哲学家所产生的敌意,得到谦卑下来。」正因如此,知识分子才能从亚里士多得那天罗地网的哲学世界观中释放出来,也突破其地球中心的宇宙观,思考各样新可能的宇宙样相,包括以太阳为中心,及有多个世界同时存在的思想。格氏云:「结果,所谓自然上不可能的事物,可以通过思想实验(Thought Experiments)的形式而被安排登场……通过时常援引上帝绝对的大能这手法,可以成就各种假设的可能性(Hypothetical Possibilities)。事实上,基于超自然行动而建立之假设可能性,已成为中世纪后期士林思想的特质。」[注四]
此中最著名的,是在第三十四条,批判亚里士多德认为不可能有其它世界之说,认为上帝既是全能,有可能创造其它世界,宇宙不一定被限制以地球为中心,也不一定只有一个世界。
在一二九五年,Richard of Middleton 在其注释 Sentences一书时,认为如果上帝创造另一个类似我们的世界,那么亚里士多德宇宙观就不一定是对,而且宇宙也再无一个明确中心。
十四世纪神学家 Thomas Bradwardine, Jean de Ripa及Nicole Oresme等,均认为有一超出宇宙的无限虚空,由无所不在的神所充满,此中Oresme更认为这与上帝之无限相同。于是一个无限宇宙的观念产生了,对后现代科学的革命有极大影响,因为学者们可以设想无限宇宙之中,有各种不同的事物,不同的世界,而地球中心论已被无形中突破了[注五]。
从科学史的证据,恰恰与一些常识观点相反,神学并没有阻碍了科学的进步,反而使人从传统科学典范中释放出来,藉上帝的大能突破原有框框,而产生了自由和创新的思维,由此展开新典范的可能性,那就是哥白尼的革命性新宇宙观。
哥白尼的革命性思想
一二七七年神学扭转了亚里士多德宇宙观二千年来的独霸,中世纪后期思想非常活跃,宇宙观得到解放,不少科哲学家开始思考新的可能性宇宙,而地球中心论的观点渐渐受到质疑。如果上帝是无限的,他创造的宇宙也可以是无限的,那么就不必有一个中心,即不必以地球为中心了。
在普鲁士的Warmia,有一大教堂,面对着碧蓝的内海,后有青翠山坡,是一优美胜地。十六世纪时,教会中一位教牧行政工作者,名叫哥白尼(Nicolaus Copernicus)[注六],他常在城堡高楼上远眺大海,也在教堂广场上观日落余晖后的漫天繁星,常常思考一问题,如何可以正确地预测教会的节期和圣日呢?哪一天才是真正的圣诞和复活节呢?只有仰观永恒地按规律运转的星空,才可对历法有准确的计算。
大主教Watzenrode原是哥白尼的叔父,推荐他在意大利读医学和法律,回来后负责教会的财政,行政上帮助管理附近农村的产品,及城堡的防御系统。作为一重要管理者,他十分重视圣日和节期。当时原用一千五百年前罗马以来的历法,因此他希望从天文观察和精密数学运算,来改革历法,并藉此来证明天体各运动是整齐划一的,故宇宙是由上帝的神圣法则来掌管。
自托密勒以来,行星如金木水火土等的不规则运动及明暗闪烁,早已成为天文学的讨论焦点。为何各大行星不依天球而转,却有自身行进的轨道呢?托密勒认为所有行星均有一圆形运动,围着一点来转,这称为Epicycle的中心点又依另一大轨道,围地球而转,两者一起转时,在地球就观察到其不规则的运动。
托密勒的观点是以物理上的经验观察为主,从肉眼看天体,日月众星均围地球而转,然后配合数学架构去解释,是十分合理,亦能解答各样问题,故一千多年来没有人怀疑,认为是自明的。
但哥白尼却承接一二七七年以来神学思想的革命性气氛,突破托密勒的权威架构,尝试以数学的理性思维为主,而不从经验观察为主去考虑,则可以采取全新的假设,去解释天体的各种现象。
哥白尼在意大利的时候,详细阅读古代的著作,发现罗马史家西塞罗曾引希西塔斯(Hicetas)之说,认为大地是在转动,引发他新的思考,而且在中世纪以来奥古斯丁的柏拉图主义,在意大利有一定影响,认为数学更接近真理,经验则流转不定,不可全信眼所见的。追寻真理必须从数学入手,数学的标准是越简单越好。依这思路,托密勒的体系太复杂了,当时天文学教授Maria de Novara评之为不合数学的标准。由是哥白尼即着手依新的地动假设,写下其震动世界的著作:《天体运行论》(De Revolutionibus Orbium Celestium)[注七]。其「运行」(Revolution)一辞,后来被用为「革命」之义,可见其思想革命性之大。
哥白尼的革命
哥白尼在其天体运行论中,有一封致教宗的信,指出希腊哲学家Hicetas认为大地是动的,而他自己亦开始思考大地的运动,并依这假设,可从数学上推论出整个天体的运动,而与观察可以一致。他说:「经过长期与多次的观察,我终发现除了地球自转外,可以考虑行星的运动,并计算出其公转和地球的公转,不单能推出其它行星的现象,而且可以把行星、天球及天体自身的秩序和大小都连系起来」。
加州大学历史教授韦斯文(Westman)指出,哥白尼挑战亚里士多德及托密勒思想,在以数学的原理,高于物理学上的观察,提出的太阳中心假设,与我们一般的观察不一致。因观察所见,明明是地球为中心,太阳是围地球而转,但从数学来设想,则太阳为中心是更合乎几何的模型,完满地解释所有天体的现象及行星的不规则运动。这是一更合理性的数学模型,但却不合观察所见。此时哥白尼的选择,是以理性高于经验,这亦是西方文化重理性的精神,来自十三世纪多玛斯的理性思想,及其同代的柏拉图主义[注八]。
在一五三○年,哥白尼写了一篇论文,及发表了一个通俗的论文提要,受到教宗的赞赏,其时宗教改革已在附近的威丁堡(Wittenberg)展开。在威丁堡大学的一位年轻数学教授韦德格斯(Rheticus)听闻此新论,特别跑去拜访哥白尼,学习其理论,并得准许在一五四○年发表其书的一部分名Narration Prima,其后计划全部发表,将之交给宗教改革的重要神学家奥山德(Osiander)出版。在一五四三年出版的书交到哥白尼手上时,他已在临终的病床上。(历史上的哥白尼是寿终正寝,而非一般通俗流传所说是被教廷烧死,他根本一生未发表其说,至死前才出书,又有谁会研究和将他烧死?)他的说法已成为一个新理论,不论是教宗或新教徒,都有兴趣。
当《天体运行论》一书出版时,前面有人加了一个序论,可能是奥山德所加,认为这仍是一假设,而原本的各人文学科「是基于正确基础上,不应因之而导致混乱」。这序论仍是以地球中心观来看日心论,将这理论的剌激性淡化。史家韦斯文指出,奥山德是为了应付当时学界的敌意,而用这序论之淡化来保护此书的出版[注九]。
当时支持日心论的韦德格斯,在一五四二年成为威丁堡大学文学院院长,影响了著名神科学家米兰兹风(Molanchthon)及天文学大师巴勒哈(Brahe)。他们提出调和理论,认为众行星以太阳为中心,但太阳仍是围地球转。但到巴勒哈的大弟子克卜勒(Kepler),却指出哥白尼的理论数学上简单而完美,日心论显明上帝的数学是何等完美。同期,在基督新教的科学家如Caesalpin, Digges, Records, Gilbert等均闻其风而悦之,人类宇宙观终进入革命之中。
哥白尼到伽利略
哥白尼虽把宇宙之中心转向太阳,宇宙仍被视为中世纪型态的大天球,天球由恒星组成,与土星、木星、火星、地球、金星及水星等各行星,围太阳而转,「太阳就坐在皇帝的宝座上,掌管了周围的恒星家庭……宇宙有一奇异的对称,轨道与各大小运动均有其固定的和谐关系」。其最外的恒星天球,各星均固定在那里不动,眼见的天球移动其实仅是地球自转所形成,故这宇宙观仍是一有限的宇宙,外有一大恒星天球限制了天体。
但哥白尼为了反对亚里士多德以地球为唯一引力中心,指出到处都有不同引力中心,因为「创造主赋与各天体以引力为其自然的倾向」。这思想似已指出众星体均有其引力,已构成无中心点的宇宙,亦即无限的宇宙。
哥白尼同时也认为,创造主的伟大和神圣工作,是可以展开一无限量而不可数算的众星世界,宇宙的空间应比亚里士多德的宇宙大两千倍,而且在这大天球之外,仍可能有无限的虚空存在。
如果宇宙没有地球为中心,则任何地方均可能为中心,处处为中心,就是无限的宇宙。哥白尼仍想维持有中心的观点,即以太阳为中心。但继承其观点的英国天文学家迪基斯(Digges),在一五七六年即认为恒星天球之外的虚空相本不存在,恒星天不是一大球,却是一无限无的世界,众星散布罗列,于无限的上帝住所之中。道明会修士布鲁诺(Bruno)更认为无限宇宙中有无限多的世界,住有无数的不同生命,各自歌颂上帝的荣耀,这可说是外星人存在的最早观点。他又认为上帝是一切运动的内在原理,结果因他的理论太前卫,被教庭判为异端,最后交给罗马城政府,被总督判火刑而死。
一六○九年,伽利略制成了第一架望远镜,最先在威尼斯的圣马可大教堂顶,望远方的船只,各官员和贵族们都极惊讶这新发明,于是下令选他为帕度亚大学的终身教授,其后他把望远镜改革到能放大一千倍,而后将之望向天空。
伽利略发现的是一个奇异宇宙,一个有无尽星宿的天空,原是肉眼所见不到的群星展现,原来猎户座不单有眼见的三十七星,却有八十星,昂宿星团不单有眼见的七星,竟有三十六星,银河不再是天上的一条河样的白带,却是无数闪烁灿烂的星群。此外,土星有光环,月亮有各种山谷和火山口,金星则有盈亏现象,证明其是绕日而转,因此日心论得到正确决定。
一六一○年,他写了《天文现状》一文,献给科西莫公爵(Sidera),将其新发现记录下来,改变了世界的样貌,结果被聘任为比萨大学第一数学家并迁向佛罗伦斯。因为威尼斯的大学教授们,竟不肯用他的望远镜望天空。
克卜勒与伽利略
从希腊到中世纪,亚里士多德天文学相信,星光灿烂的夜空,为一大球体名水晶天,众星静止在天上,闪烁生辉,一切皆不变,显示宇宙的完美几何架构。然而哥白尼之后,有一著名天文学家巴勒希(Tycho Brahe),他尝试综合哥白尼与亚里士多德的世界,认为众行星围太阳而转,但太阳仍是围地球而转,这亦是当时宗教改革神科学家常接受之观点。他是一观星家,在一五七二年,二十六岁的他发现有一极光之星出现,达一月之久,且非常遥远,在众行星之外,甚至似在水晶天以外。巴氏遂指出,天体常有变象,而非亚里士多德所论的不变。此明星其实是一超新星爆炸景象。
因巴氏对天体观察的成就,丹麦王十分高兴,给与他一小岛名Hveean,建一天文台,用当时最好的仪器观天二十年,绘下星图。他在一五七七年观察到彗星,发觉其运动慢于月亮,故必在月亮以外的游星,而非亚里士多德所认为的大气现象,再次证明亚氏的天体不变论是错误[注十]。
巴氏的学生即著名之克卜勒(Kepler),一六○九年发表其新天文学(Gesammelte Werke),他认为上帝依数学原理创造世界,人有上帝形象,可从数学和观察中,掌握上帝创造的规律。他原本接受亚里士多德的思想,以天体有几何的完美性,故行星轨道均为圆形,但经四年观察去考证巴勒希对火星观察的后果,写下了九百页的统计报告,最后证延貁星的轨道为椭圆形,而且太阳并非在正中位置,却略偏于一边。遂提出他著名的克卜勒三定律,包括行星轨道、速度及行进的力学规律,这发现彻底打破了亚里士多德的不变及完美数学天体观,但这不表示天体不完美,而是我们可能处身在一个远比我们想象为大的宇宙,此中的完美规律远大于肉眼所能见,这更大的宇宙是什么呢?[注十一]
当伽利略用望远镜观察到数以百万计的星宿时,无限的星空更展示一无边而灿烂的宇宙,传统的水晶天球观念自动取消,代之而起的是一无限的物质宇宙。再无水晶天上的天使推动宇宙机器,那么众星运转的力量又靠什么来维系呢?
伽利略的发明与观点原被耶稣会士公开肯定,也得到教宗乌班八世所赞许,但因其思想的支持者Ciampoli在政治斗争中下台,反对他的人上台,结果在一六三三年迫其认错,收回太阳中心的观点,且软禁在Siena及稍后在弗罗伦斯。但他仍写了《新科学》一书,一六五八年得到基督新教区荷兰的Louis Elzevir所出版[注十二]。一六四二年伽利略带着抑郁与新时代的期望逝世。同年牛顿(Newton)出生,提出引力论,解决了长久悬疑的科学问题:众星运转的力量根源。
牛顿展开机械宇宙论
据说牛顿是因为一苹果掉下,而得到灵感去理解引力的秘密。其历史价值在从苹果掉下的规律,而领悟到万有均依同一规律,甚至天上的月亮星宿,亦因这规律而运转,这是万有引力的规律。
牛顿的思想来自宗教改革的一个神学传统,就是上帝把万有创造成一自动运作的机械系统,上帝远比中世纪所想象的为大,其对宇宙设计的精密,具有不可思议的自发性和准确性。
原来马丁路德与加尔文两位神学大师,均视上帝具最高主权,超然独立于大自然与人之上,同时,人与大自然亦具相对独立性,上帝通过其道(Logos)来创造宇宙。这道成为一种规律,万物皆依规律运转,而没有亚里士多德所讲的内在目的与动力,一切均是被动的机械式的运作,而为上帝所推动,及为上帝创造的规律所掌管。上帝有能力改变规律,不过他在事实上却不太会改变自然律则。
牛顿在一六八七年发表其《自然哲学数学原理》(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)一书,据他在一六九二年对Richard Bentley 的解释,是为了通过各种原理,使人相信有神,而他自己在结论时亦指出:「太阳、行星与彗星的无比美丽体系,只能从最高智能与权能的终极存有的扶持与掌管中产生出来」[注十三]。正因各规律不能自存,纯是机构式运动,故须以上帝来推动设计和掌管。
在牛顿的思想中,自然规律与上帝的存在是和谐的,上帝创造了规律,而万物即依规律而运作。宇宙就像一个大机器,每一零件都互相牵连,而依机构规律运动,宇宙也像一上了发条的时钟,一旦发条开始动,里面的零件都自动运作起来,形成一庞大机械体系。宇宙是依万有引力规律的互动系统,一切均是机械地自动运作,故法国科学家Trinh Xuan Thuan描述牛顿宇宙中的上帝是更有空间的上帝,不须天天看管着大群天使去运作天体运行的机器,这机器早已造成是自动的,上帝只须在创造时轻轻一推,万物就依规律运作至今[注十四] 。
根据牛顿万有引力为本的机械宇宙观,物质宇宙必须是无限的,因为若是有限,则万有将有一中心,若有一中心,则成一强力点,把万有吸向中间,而宇宙即应压缩成一点,而不像我们观察所见的是张开的森罗万象世界。天体没有缩成一点,那么众星应是均匀分布,引力互相抵消,如此下去真到无边无际。无限宇宙观在十七世纪取得当时以牛顿力学为本的科学支持,因而被认为是科学的真理,而上帝的观念则变成遥远的宇宙设计者,不直接参与人间了。
理性主义三大师
自十七世纪牛顿提出其力学以后,已能全面解释可见的天体现象,展开一个奇异而又合理的新宇宙观,一个星空无限的世界,到十八世纪即成为显学。那亦是西方文化一个新时代的来临,人类发现宇宙远比想象中大,而且是一自动运作的系统。
十七和十八世纪之交,各大思想家开始作出各种新思考,去调节这不可思议新宇宙。欧陆的理性主义兴起,先有笛卡儿,将心灵与物质彻底区分。一面接受机械宇宙观,另一面则从心灵的反省能力去寻索精神与灵性基础。以「我思故我在」作为不可怀疑的起点,这是回到第四世纪奥古斯丁对自我存在的思考,而以自我存在的自明性,来建立确实的起点。同时用第六世纪安瑟伦(Anslems)的本体论证,从纯逻辑形式及上帝定义的独特性,来论证上帝存在亦是自明的。于是不必通过经验科学,纯由理性可以证延诇我和上帝,而这心灵之路又和物质是彻底二分的。他这新方法和二元论的思路,保障了传统灵魂与上帝的观念,也保障了价值与世界,为之提供了新的基础,不必被现实科学所发现的世界所挑战。
另一条路线的思考,则为史宾诺沙(Spinoza),由于当时科技所发现的,可能是一个无限宇宙,那么就要面对上帝存在的问题。若宇宙万有是无限地延展下去,那么上帝还有什么位置呢?当时剑桥柏拉图主义者如Malebranche正主张上帝与无限空间等同,史宾诺沙则从形而上学认为无限宇宙必依于一无限实体,此无限实体即是上帝,而上帝亦即是无限宇宙,宇宙与上帝是一而二,二而一的,故上帝并非超越的实在,却是与宇宙等同的实体,也是一内在一切的无限心灵,为一切有限之心与物模式的基础,这就成为泛神论的思想。
还有莱布尼兹(Leibniz),认为宇宙由充塞一切的无数形而上单子组成,这些单子也是一些能量单位,成为万有内在的动力。一切运动和变化,均是单子的显隐转变构成,时空则是相对的,所有规律都是在单子内在的潜能与显实来表达。宇宙一切机械秩序原是事物的内部动力,而一切都已事先安排,命定如此发展。所谓心灵,是清明的单子,物质是混浊的单子。
莱布尼兹提出整套形而上学系统,去解释一切十七世纪发现的科学现象,而且从其能量即物质、及时空相对观,已有未来相对论的蓝图,不可谓不具洞见。他并且用形而上学理论,走出纯机械物质的世界,维持了一种精神价值。
至于上帝的位置如何呢?莱布尼兹认为一切单子的潜显变化,其内在规律的运作,及单子显隐之中所形成的运动表象,完全是事先安排好,使一切发展都有一和谐,这称为「先定的和谐」(pre-estubished harmony)。这须极大的智能去设计,故只能来自上帝的安排。上帝是超越宇宙的实体,对一切已有完美的设计。故莱氏不大赞成牛顿所讲的类似机械工程师的上帝,而由理性建立另一世界的图画,成为世纪之交的讨论课题[注十五]。随着宇宙观的改变,西方文化出现重大突破,对宇宙、上帝、星河,不断改变图画,人类面临一个全新的世界架构。很可惜同时期中国却仍持佛经的宇宙观,以为大地中间有一须弥山,日月围其旋转,太阳转山后,就成晚上,转出来就天亮,要改变其前现代宇宙观,付出的代价比西方还大。
十八世纪的辩论
对十七世纪有关机械宇宙的重大发现,及所展示的可能无限宇宙,在英国学界的反应又与欧陆不同。欧陆哲学家们企图在经验以外,纯从理性去寻索形而上学的法则,但在英国却想将形而上学奠基在经验及万有引力的宇宙观上。
莱布尼兹和Huygens 均曾批评牛顿不够哲学性,因他对一切机械规律均不提供最后的解释。牛顿却维持他以科学为本的立场,先从事实去建立理论。他并不同意万有内在有什么能量或动力在运作,一切物质都是依外在引力规律而运动,他亦不接受史宾诺沙那种泛神论,以上帝内在于万有及时空中。
牛顿提出绝对的时空,作为一切运动的空间,但他不认为上帝与绝对的时空等同,而是上帝本身之永恒无限性构成了永恒无限的时空,故在本质上超越时空,而又为万有的外在动因。他在一七一三年再版的《自然哲学与数学原理》书中,加上一注云:「他(上帝)不只是永恒与无限,却是永恒与无限地自有(He is not eternity and infinity, but eternal and infinite)。他不是时间延展或空间,却是持续与呈现,他永远持续,也至处呈现,因其存在是永远而又无所不在,他构作了时间延展和空间」。牛顿指出上帝不像时间空间之为现实地存在,而是实体地存在[注十六] 。
牛顿的思路,将科学与形而上学区分,万有原理是依经验可见之规律而建立,不依形而上的内在动力,各复杂有序的原理均是无情地依外在机械法则运作,其所以可能如此,不能靠其自身发展出来,故其根源当依于上帝。这上帝是超越外在设计而又推动一切的永恒无限智能,牛顿遂从神学保护了科学独立性,对付了形而上学。 莱布尼兹批判牛顿之说,使上帝变为一工程师,造了宇宙的大机器后,仍要常常修补零件,其创造不能事先安排好完美的宇宙。故莱氏提出其「先定的和谐」论,认为上帝从这形而上原则创造,保障了一切的完美。
这就形成十八世纪初的一大辩论,牛顿派的科学与科学家格兰(Samuel Clarke)牧师遂起而反驳,为牛顿护航。在一七○四至一七○五年的科学讲座Boyle Lectures中,他先批判笛卡儿的机械观,只能把上帝放在自我存在的论辩中,使上帝只成为一假设。但牛顿却提出超于机械的万有引力原理,成为宇宙整体的科学原理。这原理本身自动运作,但却不能自然地发生,须有上帝为根源与设计,上帝是在推动和掌管宇宙,而不是仅为一预设,也不是等同于万有。
另一面,格兰批判莱布尼兹的上帝永远在袖手旁观,宇宙则是一自动机器,不须上帝的护理。认为牛顿从科学论证的上帝,远比莱布尼兹从形而上学推论的上帝,与人类及世界更为亲密相关。因此牛顿派科学成功地调和了新宇宙观与上帝的观念。牛顿打开了宇宙和上帝的新视野,为西方文化预备了一个新时代的宇宙人生观,也突破了人类千百年来封蔽的眼界[注十七]。
[注一]巴斯噶:《深思录》,页三九二。
[注二]Plats, Timaeus。
[注三]参考Aristotle, Physics及On the Heavens, 此外,参考Claudius Ptolemy, Almagest,及Davied C.Lindberg ed, Science in the Middle Ages, (Chicago: U of Chicago Press 1978),及W.C.D.Dampier- Whethan, A History of Science and its Relations with Philosophy and Religion.(N.Y: The Macmlian Company 1929)P53-55。
[注四]Edward Grant, Science and Theology in the Middle Ages, God and Nature, Historical Essays on the Encounter between Christianity and Science ed. David Lindberg & Ronald Numbers (Berkeley: U of California press 1986)P44-75。
[注五]参考上书。
[注六]哥白尼生平,可参考Edward Rosen Nicholas Copernicus: A Biography. Three Copernican Treatises.(New York: Octagon Books, 1971)P313-408。此外,十九世纪有一德国巨著:Lepopold Prowe, Nicolaus Coppernius,3vols.(B
- 一自萧关起战尘
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其实1980年还提出了一个发生在大爆炸之前的暴涨理论.
- 以心消业
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人类对于宇宙有这样几种认识:
1、天圆地方的 盖天说
2、称雄千年的 浑天说
3、宇宙无限的 宣夜说
4、统治千年的 地心说
5、冲破枷锁的 日心说
6、最有影响的 大爆炸说
7、重放异彩的 星云说