大爆炸理论的超然性质
大爆炸理论的观点、推论和实际观测结果中,包含了许多奇特、不可思议和超越自然律的部分。对此,梁斐生博士在《真金不怕洪炉火》一书中有详尽论述。我这里只简要地举出几点。
第一,现在多数宇宙学家都认为,在大爆炸之前,只有虚无,连时间和空间也没有。可是,如果什么都没有,爆炸怎么会发生呢?而且,宇宙这种“无中生有”的起源是与热力学第一定律不相符的。
第二,前面提到,当一个过程处于初始阶段时,冷热不均衡,熵质很低,然后冷热趋于均匀,熵值不断增高。但英国著名天文学家彭罗斯(Roger Penrose)却提醒人们,原始爆炸的火球原是处于热膨胀平衡状态,具有极高的熵值。这又与热力学第二定律尖锐地对立。
第三,根据宇宙新膨胀论,在大爆炸发生后的10-23秒的一瞬间,宇宙膨胀了10倍,其膨胀速度可高达1031米/秒远远地超越了相对论中的光速极限(3x109米/秒)。
第四,现在大多数学者对大爆炸后10-35秒以后的过程已有不少共识,但对大爆炸后10-35 秒之内的情况却根本无法窥测。因为在这段时间内,温度极高,可达1032℃,一切自然律都失去了功效。换句话说,宇宙是在超自然的状况中产生的。
另外,我们一般人都会认为,如此剧烈的大爆炸的结果,一定是杂乱无章的,就象炸弹的爆炸一样。然而实际情况却大出人的预料。美国太空总署为侦测大爆炸遗留的背景微波幅射而特别发射的卫星于一九八九年十一月升空后两年内收集到的资料表明,宇宙每一个方向的背景温度几乎完全一致,只相差万分之一凯尔温度!到一九九二年,科学家从该卫星收集到的几亿个测量数据中发现,它们只相差万分之三度!也就是说,大爆炸所产生的微波细浪是出奇地均匀、平滑!这是大大超乎人们的想像的。更奇妙的是,正是从这极微小的不均匀中,各种元素、星云、星系得以产生,形成今日的宇宙!
加拿大天文学家Hugh Ross指出:科学家们发现,为在宇宙中形成生命所需的必须物质,宇宙中的很多特徵一定要被精细微调。他在书中列举了人们已发现的二十五种特徵。这些特徵之精确,使人瞠目。比如,宇宙的膨胀率不能与现今的膨胀率相差1055分之一!又比如,宇宙中电子与质子数目相等的精确度的误差是1037分之一,否则宇宙的电磁力就将克服各种引力,使星体不能形成。1037分之一是什么概念呢?Hugh Ross有一个形像的比喻。把十亿个北美洲大小的面积铺上硬币,从地球一直铺到月亮那么高,其硬币的总数就约为1037 。把其中一个硬币涂上红漆后,再混到硬币堆里去。在这个堆里找到这枚红漆硬币的可能性就是1037 分之一!随著对宇宙精妙的不断认识,科学家们不能不面对宇宙的创造者。“某人精调大自然”、“超智慧”、“耍弄”、“无可抗拒的设计”、“上帝的手”、“最终的目的”、“ 上帝的思想”、“优美的秩序”、“非常精密的平衡”、“超然聪颖”、“超自然结构“、 “超自然机制”、“合身裁剪”、“超然存在者”、“神工斧凿”等等,已成为天文学家们描述这位造物主的常用语4。宇宙必有一个开始,一个超越自然律的开始。这个结论与进化的模式无法协调,却与神创造宇宙的创造模式完全吻合。
宇宙的起源和科学家的信仰
笔者过去以为,并相信现在很多学生、学者仍然以为,科学研究的结果是最客观、可靠的,因为科学家是不偏不倚、完全公允地从实验、观测数据中得出结论的。可惜,事实并非如此。这里姑且不论那些不时被曝光的伪造实验数据的丑闻。对一般科学家而言,由于世界观和信仰不同,在科学研究中总会有意无意地、或多或少地重视或偏爱自己所预期的结果,会接受和坚持那些证据并不十分充分、但符合自己世界观和信仰的假说或理论。真正要做到客观、公正,敢于在真实面前修正自己的观点是相当不容易的。这在宇宙起源的研究中也看得很清楚。
不少受人文主义影响的科学家坚持宇宙永恒、自然演化的无神论观点。在红移现象被发现、推测宇宙在不断膨胀的假说提出后不久,爱因斯坦推出相对论。当别人指出相对的公式中含有宇宙膨胀结论时,爱因斯坦不接受,以为自己的计算有误,所以特引进一个宇宙常数以消除宇宙膨胀或收缩的可能性。虽然现在有些科学家认为,作为一种反重力的因素,爱因斯坦的这个宇宙常数是可能存在的(参见《Reason’s to Believe》,Third Quarter/1999, Vol/l No/3, P. 3),但当年爱因斯坦加上这一宇宙常数,并非出于科学的洞见,而是信仰的支配。因为他不愿意相信宇宙有个开始。所以,在他公开承认失误,接受了宇宙在膨胀、宇宙必有个开始后,心里仍感到别扭。他在和朋友的通信中说:“宇宙膨胀之说,对我有点刺激。”“承认这些证据的可能性,似乎不合理。”不过,这位科学巨匠是值得钦佩的,他毕竟有承认错误的勇气。
宇宙膨胀获得充分证据后,伽莫等科学家早在本世纪四十年代就提出大爆炸论的假说,但不受科学界青睐。一九四八年三位英国天文物理学家邦迪(Herman Bondi)、高特(Thomas Gold)、和荷尔(Fred Hoyle)提出宇宙衡态论(Steady State),认为宇宙虽在膨胀,但宇宙可以从一个尚不知晓的地方不断产生新物质(可能是氢),以填补宇宙膨胀后留下的空间,使宇宙的平均密度保持不变。此假说并无充分的事实依据,但因它既能解释宇宙的膨胀这个事实,又表明宇宙不需要有个开始,因此立即获得科学界的广泛支持。可见,世界观有时比事实更重要。
现在,大爆炸理论已站住脚跟,衡态论已失去优势。但仍有科学家不愿接受宇宙有个开始的结论。于是又有人提出一种新的假说:循环论(Oscillating Theory)。这个假说承认宇宙是由大爆炸而来,宇宙在膨胀之中;但由于万有引力,有一天宇宙不再膨胀,进而开始收缩,密度和温度不断增高后,复变成原始火球,于是又发生大爆炸。如此膨胀、收缩,周而复始,所以宇宙仍然不需要有开始。循环论也并没有什么事实根据。李志航博士在《科学对基督教的挑战》一书中指出,循环论面对两大难题。第一,除非宇宙的物质再增加十倍,否则没有足够的万有引力可以阻止宇宙的膨胀。第二,根据物理学和热力学的理论计算,如果宇宙真有不断膨胀收缩的周期,每一周期中光子对核子的比例会越来越大;如果宇宙无尽地膨胀--收缩循环,今天光子对核子的比例应是无限大,但这显然与事实不符。
当然,也确有不少科学家在研究宇宙起源中进一步认识了神。因发现大爆炸余留的微波幅射而获得诺贝尔奖的彭兹雅(Penzias)就公开表示,《圣经》的记载和当前天文学的最佳科学佐证不谋而合。当美国著名的Lawrence Berkeley实验室的科学家于1992年发现大爆炸遗留的微波幅射是那样均匀雅致,那样精美绝伦时,他们说这好象是亲眼看到了神一样!如第五章所述,戴维斯(Paul Davies)、荷尔(Fred Hoyle)等科学家的无神论世界观正在改变之中。神一直藉著《圣经》和大自然向人们启示他自己。凡真诚寻求真理的科学家都能认识他。
注释
1. 李志航著。《科学对基督教的挑战》。台北:雅歌出版社,1993。
2. 梁裴生著。《真金不怕洪炉火》。加拿大:福音证主协会,1997。
3. Hugh Ross著,《混沌初开》,李伯基译 ( 美国:中信出版社,1998),页20-21。
4. 同3,页124-140。
五、生命的起源
在生命起源问题上,创造论和进化论的观点也截然不同。创造的模式认为从原始到高级的各种生物都是由大能的神各从其类造出来的;生命只能源于生命,各种生命皆来自永生的神。但进化模式却认为生命是在漫长的进化过程中,由无机物变成有机物,由有机物演化出氨基酸、蛋白质,最后演化为最简单的单细胞生物,产生了生命。和宇宙的起源一样,地球上生命的起源已经完成,无法重复,故已超出了科学研究的范畴,无法直接用科学方法阐明。现在我们从以下几个方面来比较一下这两种模式在生命起源方面的合理性。
米勒的实验
一九五三年,生物界发生了两件大事。一是James Watson和Francis Crick发现了去氧核醣核酸(DNA)的双螺旋结构,揭开了生物遗传的秘密。另一件事是米勒(Stanley L. Miller)从无机物中制造了氨基酸等重要的生命所必须的物质,被认为是支持生命由无机物逐渐进化而来的“无生源论”的重要科学证据。
米勒当时是芝加哥大学的研究生。他模拟人们认为的在生命出现以前的原始地面气层的成分,在一个烧瓶中加入氢气、甲烷和氨等还原性气体和水蒸气。将烧瓶密闭后插入两支电极,通电后可以产生电火花。七天后,他从烧瓶中收集到一些有机物,其中竟有几种氨基酸!他的实验结果轰动了科学界。因为蛋白质是由氨基酸组成的;按恩格斯的说法,“蛋白质是生命存在的形式”。有了蛋白质,生命的产生就指日可待了。因此,人们以为米勒的实验所揭示的也许就是生命从无机物起源过程中的重要一步,证明生命是进化论而来的。四十多年来,米勒和其他人用类似的实验方法,利用不同的能源,如紫外光、高温、震动波等,从还原性气体中获得了更多种类的氨基酸、葡萄醣、核醣、以及核酸所含的几种硷基等生物体内的重要有机物。
然而米勒的实验并不象当时许多人预想的那样,拉开了创造生命的序幕。相反,对米勒的实验的意义,人们提出愈来愈多的质疑。比如,关于反应物的浓度问题。米勒实验中所加入的反应物(各种还原性气体)的浓度远远高于原始气层中这些气体的实际浓度。反应物浓度低,则这种由无机物生成有机物的合成反应就难于进行,或者一旦合成后立即又会分解。
有人指出,按米勒和他的同事们所假设的原始气层环境计算,米勒实验中制成最多的甘氨酸的分解速度比合成速度快,因此在原始大气层中形成的甘氨酸的97%在抵达地面之前就分解了,剩下的少量甘氨酸要扩散到三十英尺深的深海中才不致被紫外光破坏。
再则,有人推算,米勒实验中的电火花在两天内提供的能量相当于原始地球表面四千万年所接受的能量的总合。也就是说,米勒在烧瓶中观察到的化学反应,在实际原始气层中是难于发生的。
李志航博士指出,“怪不得连从事此项研究的Brooks与Shaw两人都得承认:‘这些实验宣称是无生物的合成结果,实际上却是借著有高度智慧与活生生的人精心设计而成功的。’” 坚持进化论观点的美国国家科学院在一九八四年出版的一本书内也坦承地说道:“我们能不能有一天研究出导致生命来源的化学进化过程?这个问题可能没有答案。就算一个活细胞在实验室里制造出来,仍不能证明自然界在数十亿年前采用同样的步骤”1。
另外,许多生命所需的物质都有旋光性(光通过这些物质时会被折射)。醣类都是右旋的,生物所必需的二十种氨基酸全是左旋的。但米勒等人得到的氨基酸却是右旋和左旋各占一半。由对等的左、右旋的氨基酸变成全部左旋的氨基酸,很难用随机机制来解释。
然而,米勒实验遇到的最严重挑战却是关于原始大气层的性质问题。长期以来人们认为原始大气是还原性的,没有氧气存在。由无机物合成氨基酸等的实验也是在无氧状态下进行的。如果有氧气存在,这种合成作用或者不能发生,或者分解作用超过合成作用。
近一、二十年来关于原始岩石及太空研究的资料指出,地球的大气层中不一定含有大量的甲烷、氨气等还原性气体,而且有含氧的可能性。特别值得指出的是,无人驾驶的海盗号(Viking)太空船在火星登陆后发现,火星没有生物存在,但火星却有氧化性的气层。因此,地球的原始气层中含氧的可能性是不能排除的。虽然对于大气中含多少氧气才能完全阻止氨基酸等有机物的形成尚无定论,若地球的原始大气层中确实含有氧气的话,米勒等人的实验的意义就当完全重估了。
DNA的形成
退一步说,即使米勒等人的实验确实在原始大气中实际发生过,也就是说,假定氨基酸等能在原始大气中由无机物产生,这离生命的起源仍然还有遥远的距离。生命有许多特点,最主要的是要有新陈代谢(metabolism)和繁衍后代(reproduction)的能力。这两种能力都来自于DNA的功能。生物的新陈代谢是由基因调控的。基因是DNA的片断。除少数原核生物(主要是植物病毒)靠RNA繁殖外,绝大部分生物都由DNA的复制进行繁殖。所以,要产生生命,首先要产生DNA(或RNA)。最简单的生物噬菌体(专门吃细菌的病毒)就主要是由一个外壳和内含的DNA分子组成的。但DNA的自然形成面临著两大难关。
DNA本身并不复杂,是由四种不同的核亘酸相联而形成的长链。复杂的是DNA分子中这几种核亘酸排列的顺序(Sequence)。DNA正是借著这四种核亘酸的不同排列顺序产生了不同的基因,并由此产生不同的蛋白质及其他生命所必须的化合物,进而发展出不同的生物性状。正如在第一章提到的那样,这四种核亘酸在DNA分子中不同排列组合的可能性之巨大,远远超出人们的想象。然而这些巨大的排列组合的可能性中,只有一种可能性是可以产生第一个生命的。随机产生这一正确组合的可能性之小就不难明了了。
梁斐生博士曾引用过一九六七年诺贝尔化学奖获得者爱根博士(Manfred Eigen)的演讲中所说的话:“一个含有221个核亘酸的分子,其复杂程度的数学量等于这些核亘酸所能形成的不同排列的总和一共是4221(4的221次方)或者是10133(10的 133次方)”,而“10105个这样的分子就足以充满整个宇宙!”这10133次随机组合之中,只有一次组合是可以产生第一个生命的。这是什么意思呢?如果让这10105个分子随机组合,令组合的速率为每秒一万次(104),假设宇宙的年龄为三百亿年(1018秒),那么,从宇宙形成到现在,一共可以产生的组合方式是10127次(10105x1018x104),还不足以产生一个有正确核亘酸排列组合序列的DNA分子2!
根据美国太空总署的资料,最简单而“有生命”的蛋白质分子至少含有四百个氨基酸。也就是说,需要至少由一千二百个核亘酸组成的DNA分子使该蛋白质能够产生。人们在最简单的原核生物中看到的DNA分子,含有几千个、而不是221核亘酸。可见,无论宇宙的年龄有多长,“进化”速率有多快,单靠随机组合而产生第一个生命所必须的DNA分子的可能性几乎等于零。
其次,DNA分子形成时,需要各种霉的参与;而霉是一种蛋白质。但是,蛋白质要在DNA链上的基因的指控下才能合成。象“先有蛋还是先有鸡”的问题一样,在第一个生命产生之际是先有DNA分子呢,还是先有这种DNA形成时所必须的蛋白质(霉)呢?答案是,必须两者同时形成,缺一不可。凭机遇单是形成DNA分子已几乎无可能,更何况还要靠机遇同时形成各种霉聚合。如果一定要用进化的、随机产生的观点来解释第一个DNA分子的形成,未免太牵强了。
化石的证据
如果生命真是从无机物逐渐进化而产生,然后由简单到复杂,由低级到高级不断进化的话,化石中一定可以找到这种进化的证据。可是化石的证据对进化论的观点是非常不利的。在地质和古生物学界,把寒武纪早期(约5.7亿年前)作为“隐生宇”和“显生宇”的分界。因为在寒武纪之前的地层几乎找不到生物的化石,而寒武纪早期,几十个门(Phylum)的动物的化石突然同时出现,被称之为“寒武纪生命大爆炸”。这是进化论无法解开的一个死结。
詹腓力博士(Dr. Phillip E. Johnson)在他的著作中指出:“化石记录问题之中使达尔文主义者最头痛的难处是‘寒武纪大爆炸’(Cambrian Explosion)。大约在六亿年之前,几乎所有动物的‘门’(Phylum)同时在地层中出现,完全没有达尔文主义者必须有的祖先的痕迹。正如道斯所说,‘这些动物化石就好象有人故意放进去的一样,完全没有进化的历史可以追寻。’达尔文在世时还没有证据显示寒武纪之前有任何生物存在。他在《物种起源》中承认‘这现象目前仍未能解释,而且的确可以用来作为有力的证据打击我现在要讨论的观点。’达尔文又说,如果我的学说是确凿的话,‘寒武纪之前的世界必定充满各种活物’”3。
但古生物学研究的结果正与达尔文所预期的相反。本世纪以来在加拿大哥伦比亚省发现的伯基斯(Burgess Shale of British Columbia)动物群,澳大利亚弗林斯德山脉发现的埃迪卡拉(Ediacarans)动物群和一九八四年在中国云南省昆明市附近的澄江县发现的澄江化石生物群,都进一步证实,在寒武纪,大量的动物门类同时突然出现,展示了地球上生命的形式的爆炸性的突变,无进化痕迹可寻。一些古生物学家报导说,他们在古老的岩石中(被认为在三十亿年以前)找到一些原核生物(如细菌、蓝绿藻等)的化石。此类化石有时是难以分辨真假的。即使这些化石是可靠的,这些原核生物与寒武纪突然出现的复杂的真核动物之间无任何进化关系。
进化论者的一种推测是,寒武纪动物群的祖先可能是软体动物,很难形成化石。但这种推论是站不住脚的。因为,在伯基斯页岩中有很多软体动物的化石。在澄江化石群中,许多动物的软体组织如胃肠、口腔、神经等都保存完好,清晰可辨。
一九九五年四月在中国南京召开了“寒武纪生命演化大爆炸、环境和资源国际讨论会”。与会者高度评价了我国澄江化石生物群的研究成果。同时,《人民日报》(海外版)于一九九五年五月二十五日发表了纽惟恭的题为〈澄江化石生物群研究成果瞩目〉的评论文章。文中写道:“近十年来,该所(指中国科学院南京地质古生物研究所-笔者注)对澄江化石生物群进行了系统的综合性研究,采集了成千上万的珍贵化石标本,发表了许多重要论文,引起全球古生物学界的轰动。研究表明:寒武纪生命‘大爆炸’是全球生命演化史上突发性重大事件,现代生命的多样性起源于此,又经过几次重大突变演化而成。对其进行深入研究,可能对传统的进化论是个动摇。”
接著,《人民日报》(海外版)在一九九五年七月十九日又发表了另一篇署名为丁邦杰的评论文章:《向进化论挑战的澄江化石》。文章说,“十九世纪,英国科学家达尔文创立了著名的生物进化论。其中一个核心论点便是:生物物种是逐渐变异的。但是,经科学家长期研究发现距今5.3亿年的寒武纪早期,地球的生命存在形式突然出现了从单样性到多样性的飞跃。于是,‘寒武纪生命大爆炸’的命题被提出来了,只是由于种种原因,在过去相当长的时间里,这一命题难以被充分认识。”
最近,《人民日报》(海外版)(一九九九年十一月五日)在头版新闻报导说,中国古生物学家在“寒武纪生命大爆发”的研究中取得重大突破:发现了地球上最古老的脊椎动物“昆明鱼”和“海口鱼”。报导说:“寒武纪生命大爆发是地球三十八亿年生命演化历史上规模最为宏大、影响最为深远的生物创新事件,它在不到地球生命发展史1%的‘瞬间’创生出了 90%以上的动物门类。”(可详见Nature杂志一九九九年十一月四日号所载的专文)
多年来,达尔文的进化论在中国被视为不容质疑的科学真理。今天这种“闯禁区”的文章能在中国最权威的报纸《人民日报》登载出来,意义深远。这说明,一批诚实、严肃的科学家基于研究结果,已开始冲破各种思想束缚,勇敢地向不符合客观事实的权威理论挑战。我相信,这仅仅是开始。
5月14日 每日恩典内容