多重宇宙論與創造論

 黄啟新

科學家在最近幾十年發現我們的宇宙充滿著各種為生命的存在而設的精細微調（fine-tuning）。例如電磁力常數和引力常數的比例只要增加或減少1040分之一，又或者電子的數目比質子的數目多或少1037分之一，生命就不會出現1。這些宇宙微調的發現令人不其然地聯想起一位超自然的造物主。

有些無神論者為了迴避造物主創造宇宙的可能性，提出以「多重宇宙」（multiverse）去解釋這些目前科學無法解釋的宇宙微調。所謂「多重宇宙」（或稱為「平行宇宙」（parallel universes）2），是一種認為在我們的宇宙外存在著其他宇宙的假說。他們的論點是：如果有眾多（甚至無限多）的平行宇宙存在，為生命存在而設的宇宙微調就可以輕易解釋。因為即使絕大部份平行宇宙的特性及環境不適合生命居住，只要有足夠多數目的宇宙存在的話，總有一個適合生命居住。而根據「弱人本原理」（Weak Anthropic Principle），我們的宇宙必須看似為生命而設，否則我們就不會有機會在這個宇宙中觀測它。

究竟多重宇宙是否存在？可否被證明？而多重宇宙對創造論又有甚麼影響？

要解答以上問題，我們必須首先了解多重宇宙論的定義和含意，因為「多重宇宙」一詞有很多不同的意思。宇宙學家鐵馬克（Max Tegmark）把多重宇宙分為四個級別（Level）3。

多重宇宙的類別

第一級多重宇宙（Level I Multiverse）

第一級多重宇宙是指因為距離我們太遠，以致我們不能觀測到的空間。現時我們能夠觀測最遠的距離為4×1026公尺（或420億光年）以外的地方 — 這是光在大爆炸（Big Bang）發生後至今所通過的距離。因此我們的宇宙就好像一個半徑420億光年的「區域」。

第一級多重宇宙是指宇宙裡其他我們不能觀測的區域，每一個第一級平行宇宙都好像我們的宇宙，並擁有相同的物理定律和物理常數，不同的只是在各平行宇宙裡的物質分佈。（圖一）

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圖一：第一級多重宇宙

第一級多重宇宙其實是一個誤稱，因為嚴格來說，所有第一級平行宇宙只不過是同一個宇宙的一部分。現時被廣泛接納的「大爆炸理論」（Big Bang Theory）亦支持第一級多重宇宙的存在。根據大爆炸理論，宇宙誕生後10-36秒至10-33到10-32之間曾經發生過「暴脹」（inflation）。在這段期間，宇宙空間經歷了超光速膨脹4 ，並膨脹了至少1078倍。正因為宇宙暴脹的關係，原本在大爆炸初期可以互相觀測的區域，在暴脹後完全被分隔起來，形成不同的第一級平行宇宙。5

第二級多重宇宙（Level II Multiverse）

有些宇宙學家進一步推測除了我們的宇宙外，還有很多擁有不同物理定律和物理常數的宇宙。

例如根據宇宙學家林德（Andrei Linde）的「混亂暴漲理論」（Chaotic Inflation Theory），因為某些「純量場」（scalar field）的量子起伏而令不同的宇宙好像氣泡般自我生成，並通過暴漲形成平行宇宙（子宇宙），我們的宇宙只不過是這些平行宇宙的其中一個而已（圖二）。 這些平行宇宙之間原則上完全不可能互相溝通或觀測。

multiverse2

圖二：第二級多重宇宙

根據弦論（String Theory），這些平行宇宙可以有十分不同的物理定律，不同的物理常數，不同的物質，甚至不同時空維數。所有被允許的局部物理定律被稱為「弦論景觀」（String Theory Landscape）。有弦論家估計在弦論景觀裡可能有10500個不同的可能的環境 6。

例如威令根（Alexander Vilenkin）等支持第二級多重宇宙的宇宙學家一般相信有無限多的平行宇宙存在，同時亦有無限多像地球的行星存在，甚至有無限多的你和我存在。在這個 平行宇宙的「你」可能正在看這篇文章，但在其他平行宇宙的「你」可能正在看電視又或者在睡覺。

第三級多重宇宙（Level III Multiverse）

量子力學（Quantum Mechanics）在過去一個世紀精確地描述在微觀世界裡基本粒子之間的相互作用，並準確無誤地通過每一個實驗的考驗。例如根據量子電動力學 （Quantum Electrodynamics）所計算出電子的異常磁偶極矩（anomalous magnetic dipole moment）與實驗的結果吻合到一億份之一。

可是量子力學的問題在於其解釋。哥本哈根解釋（Copenhagen interpretation）是量子力學中最被廣泛接納的一種解釋。根據哥本哈根解釋，一個量子系統（例如一個原子）的量子態可以用波函數（wave function）來完全地表述。然而根據海森堡的不確定性原理（Heisenberg's Uncertainty Principle），一個粒子的位置和動量無法同時被確定，因此量子系統只能用機率來描述，而機率就是波函數的絕對值平方。在「薛定諤的貓」 （Schrödinger's cat）的思想實驗中，有一隻貓被放入一個有一粒放射性原子核和毒氣裝置的封閉的箱子裡。假設放射性原子核在時間T裡有50％的可能性發生衰變。如果發生 衰變的話，它會發射出一個粒子，並觸發裝置放出毒氣把貓殺死。根據哥本哈根解釋，在未打箱子開進行觀察前，原子核處於未衰變和已衰變的疊加態 （superposition state）。換句話說，原子核的波函數Ψ在時間t=T的時候可以寫成：

|ψ>=(|未衰變>+|已衰變>) /√2

而貓的波函數在時間t=T則可以寫成：

|ψ>=(|活貓>+|死貓>) /√2

亦即是說那隻貓處於「又生又死」的狀態。可是一旦觀察者打開箱子觀察貓是生還是死的時候，波函數便會立刻坍塌，而觀察者只會觀察到「生貓」或是「死貓」兩個狀態其中之一，而非「又生又死」。

艾弗雷特三世（Hugh Everett III）於1957年提出了另一個所謂「多世界解釋」（Many-Worlds Interpretation）。根據多世界解釋，測量帶來的並非波函數的坍縮，而是宇宙的「分裂」。因此在「薛定諤的貓」的思想實驗中，貓並非處於一種 「又活又死」的狀態，而是我們的宇宙分裂成了兩個：其中一個宇宙的貓是活的，而另一個宇宙的貓是死的（見下圖）。

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 圖三 "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/

再舉一個更簡單的例子：一天早上某人的鬧鐘響了，他有兩個選擇：他可以起床準時上班；亦可以把鬧鐘關掉然後繼續睡覺。這時宇宙分裂成了兩個：在其中 一個宇宙裡他決定起床上班；而在另外一個宇宙裡他決定繼續睡覺。在他決定起床上班的宇宙裡他又面對兩個選擇：他可以選擇吃早餐，又或者不吃早餐直接上班。 於是這時宇宙又分裂成了兩個：在其中一個宇宙裡他吃早餐；而在另外一個宇宙裡他不吃早餐。我們的宇宙就是這樣不斷地分裂成無數的平行宇宙，這就是所謂的 「第三級多重宇宙」。

如果你認為第三級多重宇宙十分不合常理甚至瘋狂，你的想法是正常的。

第四級多重宇宙（Level IV Multiverse）

有些科學家進一步推測所有擁有一套數學上一致（mathematically consistent）的物理定律的宇宙都實際上存在。換句話說，每一個可以想像的平行宇宙都存在，這就是所謂的「第四級多重宇宙」。

猜測的程度從第一級多重宇宙到第四級多重宇宙不斷增加，第三級及第四級多重宇宙的猜測程度更是接近瘋狂。因此我們在此只集中討論比較多人接納的第一級和第二級多重宇宙的可能性及其含意和問題。

第一級多重宇宙的可能性及含意

正如之前所說，第一級多重宇宙其實是一個誤稱，因為所有第一級平行宇宙都只不過是同一個宇宙的一部分。大爆炸理論亦支持第一級多重宇宙的存在，因 此第一級多重宇宙是最沒有爭議性的。即使我們不能直接觀測其他第一級平行宇宙，現時差不多所有宇宙學家都相信第一級多重宇宙的存在。

可是有一點值得注意的：雖然有很多人在解釋第一級多重宇宙時喜歡說在不同的平行宇宙裡有不同的外星人居住，然而第一級多重宇宙本身並沒有意味著有其他外星人存在。

一般的第一級多重宇宙並沒有與創造論相抵觸。如果上帝選擇通過大爆炸和暴脹去創造這個宇宙，那麼第一級平行宇宙是自然的結果。人類無法觀測到宇宙的其他區域只不過意味著人類的能力有限而已。

可是有些科學家進一步假設宇宙是無限的，並「推測」在無限的宇宙裡有無限多個擁有不同物理定律和物理常數的第一級平行宇宙，從而推論出在 無限多個不同的平行宇宙裡，總有一個有合適的物理定律、物理常數以及種種有利的條件讓無機的份子隨機碰撞並變成有機生物，最後進化成人類。

雖然宇宙是否無限現時還沒有定案，但是上述的推測最大的問題是它假設不同的第一級平行宇宙擁有不同物理定律和物理常數。正如埃利斯（George Ellis）7 指出，問題在於無人能夠證明這一類從已知到未知的外推是錯誤的，科學家怎能決定他們對不能觀測的時空區域的想像是否我們所能觀測的合理外推呢？8

第二級多重宇宙的問題

無證據亦不可能證明第二級多重宇宙的存在

第二級多重宇宙本身甚具爭議性，不少宇宙學家，例如埃利斯，對第二級多重宇宙存懷疑的態度。埃利斯指出他不相信第二級平行宇宙的存在已經被證明，又或者可能被證明。

「所有平行宇宙都處於我們的視野之外，無論科技如何發展，它們現在或將來都繼續超越我們看見的能力。」9

他甚至斬釘截鐵地指出第二級多重宇宙已經不屬於科學的範籌：

「（第二級）多重宇宙的支持者，在大大擴闊我們對物理現實的概念的同時，亦暗示地將『科學』重新定義。」10

有趣的是，很多科學家（例如道金斯（Richard Dawkins））認為科學信念是基於公開地稽查的證據11 ，然而他們很多卻相信多重宇宙是宇宙微調的解釋，即使沒有證據去證明或支持多重宇宙的存在。

純量場

根據混亂暴漲理論，純量場的量子起伏令不同的氣泡宇宙自我生成。正如埃利斯所說，純量場只是一種假設的場，其性質仍是未知之數，現時還沒有實驗證明 它們的存在，更遑論測量它們假定的特性。最重要的是，物理學家們沒有證實這些純量場的動力學會導致不同的物理在不同的泡沫宇宙裡運作。12

自然定律的來源

即使純量場存在，可是純量場從哪裡來的？令純量場的有起伏的量子力學又從哪裡來的？

正如哲學家弗魯（Antony Flew）所說：「多重宇宙與否，我們仍然需要接受自然定律來源的問題，而這裡唯一可行的解釋是上帝。」。13

理論物理學家戴維斯（Paul Davis）亦指出，如果有「定律中的定律」（law of laws）去描述不同的參數數值是怎樣被設定於不同的宇宙中，那麼我們只不過把宇宙微調的問題推高一層而已。為甚麼？因為我們還是需要解釋定律中的定律是從何而來的。14

弦論景觀

物理學家原本提出弦論（String Theory）是希望它可以以單一理論去解釋現時已知的四種基本力（即重力、電磁力、強作用力及弱作用力），所以有人稱之為「萬有理論」（Theory of Everything）。可惜經過數十年的研究，弦論家不但找不到單一理論，現時的傾向更意味著弦論允許有多得無法想象（~10500）的不同物理定律，這就是所謂「弦論景觀」。因此有很多人質疑弦論本身已經從物理學變成形而上學，甚至貶之為「任何事物的理論」（Theory of Anything）。

第二級多重宇宙的支持者認為弦論景觀加上多重宇宙可以解釋宇宙微調，可是弦論本身還沒有被證實，它甚至不是一個完成的理論。因此以弦論和多重宇宙去解釋宇宙微調最多只不過是埃利斯所說的「以科學為基礎的哲學推測」而已 。15

合理的解釋

加拿大哲學家萊斯理（John Leslie）提出了所謂「合理解釋」 （tidy explanation）去指出創造論比多重宇宙更能合理地解釋宇宙微調。萊斯理舉了一個例子去解釋何謂合理解釋：假設你在一個市場購物，有一個絲綢商人 向你展示一塊絲綢，而他的手指頭卻不偏不倚地放在絲綢上的一個蟲洞上。從或然率的角度看來，他的手指頭可能放在那塊絲綢的任何一個角落，然而他的手指頭不 偏不倚地放在絲綢上的蟲洞上的最合理的解釋是他想欺騙你。16

克雷格（William Lane Craig）亦提出另一個合理解釋的例子：有一個叫Bob的人生於1982年8月23日，他的妻子在他的生日送他一部汽車作為生日禮物，而該部汽車的車牌 號碼正是BOB 82382。從或然率的角度看來，這個車牌號碼有可能是碰巧拿到的，但是最合理的解釋是他的妻子特意為他申請的。17

同樣地，你可以嘗試以無數的平行宇宙去解釋宇宙微調，但是上帝精心設計並創造了宇宙是一個最合理的解釋。

奧卡姆剃刀

英國物理學家兼神學家普京康（John Polkinghorne）指出多重宇宙是一個很浪費的建議：

「它假設有億億萬萬個宇宙存在，我們不能觀測得到這些宇宙，而這些宇宙各自有非常不同的特性，在偶然的機會下，其中一個宇宙結果適合碳基 生命存在。這是一個非常大膽的的猜測，這肯定不是一個科學的理論，我們可以說是一種形而上學的猜測。它超越了物理學而成為某種哲學。當然宇宙是被創造這個 想法亦是一樣，但是我認為首先多重宇宙是一個非常不符合經濟原則的假設。其次，在我看來它只解釋一件事情，它說我們中了宇宙彩票，來解釋或辯解宇宙微調。 但我相信視宇宙為上帝的創造可以解釋更多。它不僅解釋了微調，還解釋了為何宇宙是理性地美麗，擁有奇妙的自然定律。它說明了我們與上帝的神聖接觸等等被廣 泛證實的人類經驗。所以有累積的例證去視宇宙為一種創造，而多重宇宙那一方面的說法則沒有。」18

「奧卡姆剃刀」（Ockham's Razor）原理主張「切勿浪費較多東西，去做可以用較少的東西同樣可以做好的事情」。若我們把奧卡姆剃刀應用於科學假說的取捨上，我們可以得出以下的結論：「如果有兩種不同的假說可以解釋同一現象，我們應該採取比較簡單的那一種。」

牛頓在其著作《自然哲學的數學原理》（Philosophia Naturalis Principia Mathematica）中亦提出相似的論調：

「我們要承認在既真實又足以解釋自然事物現象的原因以外沒有其他的原因 ... 因此我們必須盡可能以相同的原因去說明相同的自然作用。」19

在解釋宇宙微調上，創造論及多重宇宙兩個假說都理論上不能被證明，而多重宇宙假說（牽涉無限多個宇宙）比創造論假說（牽涉一位造物主）複雜得多，因此根據奧卡姆剃刀，我們應該採用創造論這個比較簡單的假說。

賭徒的謬誤

正如天體物理學家羅斯（Hugh Ross）指出，以多重宇宙去解釋宇宙的精細微調其實犯了某種形式的「賭徒的謬誤」（Gambler's Fallacy）20 。有一個賭徒在一群觀眾面前把一個普通的硬幣連續擲十萬次，而每次都擲出「公」。觀眾中有理性的人都會得出一個結論 — 即那個硬幣是被特別設計而令每次都會擲出「公」的。可是那個賭徒卻得出另一個謬誤的結論 — 他推測在禮堂之外有個2100,000硬幣（即大約~103000個硬幣）存在（雖然他看不到這些硬幣），並同時有2100,000個人把每個硬幣連續擲十萬次。根據統計學，在這2100,000次的擲硬幣中會有一次出現連續十萬次都是「公」的情況出現。因此那個賭徒得出一個結論：那個在禮堂裡的硬幣是公平的，並決定賭第十萬零一次的擲硬幣中會出現「字」。

在此那個賭徒犯了三個嚴重的錯誤：

1.    他沒有證據證明禮堂外有其他2100,000硬幣存在。
2.    他沒有證據證明禮堂外的其他2100,000硬幣被連續擲十萬次。
3.    他沒有證據證明所有禮堂外擲硬幣的結果與禮堂內擲硬幣的結果不同。

因為統計樣本只有一個，唯一合理的結論是有人的有人在硬幣「做了手腳」，令每次都會擲出「公」。

在宇宙的微調的情況，沒有證據證明有其他第二級平行宇宙存在。事實上，根據廣義相對論，一個宇宙的時空流形（space-time manifold）或「外殼」不可能與其他宇宙的時空流形重疊。所以即使上帝創造了十個平行宇宙，我們亦只能觀測到我們自己的宇宙。因此對人類觀察者而 言，統計樣本始終只有一個。

羅斯繼續指出，如果你選擇的話，去推測「在那裡」有無限多個宇宙是一個完全可以接受的選擇，可是這是在形而上學、而非物理學的範籌。

「空隙的神」與「空隙的多重宇宙」

數百年來基督徒很多時因其「空隙的神」（God of the Gaps）而備受批評，因為有些基督徒以某些科學知識的空隙作為上帝存在的證據（例如古時有人會把行雷閃電歸咎於上帝的作為。）。有時候這些批評是應該 的，因為當科學發展慢慢以自然解釋去揭露這些科學知識的空隙時，不單那些提出以上帝的神蹟作解釋的人被嘲笑，就連相信上帝存在本身這個信仰亦同時被貶低。

有趣的是第二級多重宇宙本身與空隙的神有相似的含意，在某個角度我們可以稱之為「空隙的多重宇宙」（Multiverse of the Gaps）。例如如果我們觀測到有自然現象違反熱力學第二定律，你可以以第二級多重宇宙去解釋：因為我們有無限多個平行宇宙，總有一個會出現這個反常的現 象，所以不必大驚小怪。因此「空隙的多重宇宙」可以解釋任何東西 — 包括宇宙微調。

理論物理學家戴維斯（Paul Davis）認為多重宇宙雖然能夠解釋一切，卻沒有解釋任何東西。他說一個真正的科學解釋好像一粒瞄準發射的子彈，可是多重宇宙卻以無限複雜的猜字謎遊戲，去取代理性地有秩序的真實世界，使「解釋」整個概念本身變得毫無意義。21

多重宇宙未必能夠解釋宇宙微調

即使有無限多個平行宇宙，亦未必一定能夠解釋宇宙微調。因為這些平行宇宙必須有著不同的物理定律和物理常數才能解釋宇宙微調。例如你可以假設有無限 多隻猴子，每隻猴子都坐在一部打字機前胡亂地打字，並斷定總有一隻猴子會打出一部莎士比亞的名著。可是這樣的結論必須假設每部打字機都具備所有必須的字 鍵，例如如果每部打字機都少了「E」這個字鍵，那麼即使有無限多隻猴子在打字，亦不可能得出一部莎士比亞的名著。

同樣地，如果所有平行宇宙都擁有相似的物理定律和物理常數，那麼就不能夠單靠多重宇宙去解釋宇宙微調。

第二級多重宇宙並不與創造論相抵觸

與第一級多重宇宙一樣，第二級多重宇宙並沒有與創造論相抵觸，亦不能否定造物主的存在。如果一個藝術家造了一件完美的藝術品，你沒有理有去假設他不會去做其他的藝術品。同樣地，上帝既然為了為人類預備一個合適的居所，願意花138億年和9×1021個恆星22 ，祂亦有自己的特權去通過第二級多重宇宙去創造我們這一個宇宙。

結論

宇宙微調暫時只有兩個可能的解釋：

  1. 我們的宇宙只不過是眾多（甚至無限多）平行宇宙的其中一個，人類的出現只不過是因為中了宇宙彩票。
  2. 上帝為人類精雕細琢地設計並創造了我們的宇宙。

兩者都是形而上學的推測，並不能夠直接或間接證明。

現在你有兩個選擇：你可以選擇去相信在我們的宇宙之外有無限多個宇宙，並否定上帝的存在；又或者好像哲學家弗魯一樣放下成見，虛心地承認上帝才是答案23 。

聖經早在二千多年前已經明確地告訴我們上帝才是造物主：

「自從造天地以來， 神的永能和神性是明明可知的，雖是眼不能見，但藉著所造之物就可以曉得，叫人無可推諉。」 24

希望看了本文的你能夠像弗魯一樣理性地選擇上帝。

 

1.  黄啟新,「智慧設計論vs.弱人擇原理」,無可推諉。
2.  在以下的討論中，多重宇宙是指複數平行宇宙的整體。換句話說，多重宇宙包含多個，甚至無限多個平行宇宙。
3.  Tegmark, Max (May 2003). "Parallel Universes". Scientific American.
4. 超光速膨脹並不違反愛因斯坦的狹義相對論，因為狹義相對論只適用於物質在空間中移動的速度，並不適用於空間本身膨脹的速度。
5. Jeffrey A. Zweerink, Who's Afraid of Multiverse?, Reasons To Believe 2008, p.17.
6. 10500即一之後有500個零，是一個天文數字。與此相比，我們的可觀測裡只有1080個質子。
7. 埃利斯是南非開普敦大學的宇宙學家，是一位廣義相對論的權威。
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, 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.
15. George E. R. Ellis, "Does The Multiverse Really Exist?", Scientific Americans, August 2011, p.41
16. John Leslie, Universes (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. Paul Davies, "Universes galore: Where will it all end?", Universe or Multiverse? ed. Bernard Carr, (Cambridge University Press) p487-506.
22. 黃啟新,「上帝為何創造這麼多恆星？」,無可推諉。
23. 黃啟新,「有一位上帝 ─ 弗魯為何改變了主意？」,無可推諉。
24. 羅馬書 1:20