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從愛因斯坦看基督教信仰

伍煒國

愛因斯坦是二十世紀的科學泰斗,又是一個多采多姿的人物。直到今天,他的思想仍是物理界某些新領域的先驅。例如,在2011年十月獲諾貝爾物理學獎的,是關於「暗能量」(darkenergy)的發現,與九十年前愛因斯坦承認所犯的「大錯誤」(big blunder)居然關係密切;而這所謂「大錯誤」,現在已經被證明是先見之明。令人驚訝的是,他的相對論還有助我們對聖經中所描述宇宙的形成,有突破性的理解。

六日創造論

根據二十世紀天文學、生物學和地質學的理論和觀測,地球和宇宙年齡動輒都是以數十億年計算,這對基督徒造成很大的衝擊。因將聖經中的年日計算一下,從創世到今天,大約不出一萬年。一萬與數十億,怎可能差異如此巨大?

因此有人以為,要嘛聖經不對;要嘛《創世記》只是神話而已。

又因此,有神學家主張,《創世記》第一章中所說的六日創造,不能解釋為一日廿四小時。六日應該是六個時代,畢竟上帝看千年如一日。但是,又有人主張,一日就是一日,按照字面解釋,一日是廿四小時(註一)。

我的看法是,兩種說法可以並存,並不彼此抵觸。這就是愛因斯坦狹義相對論(Special Theory of Relativity)的一個要點。周方黎先生曾在本刊第五九○期的文章中(註二)提到這點。我願意在這裡再加以補充解釋。

相對論指出,當兩個人從不同的座標系統 (frame of reference)觀察時,他們的時鐘會有所差異。愛因斯坦以兩人為例,當中一人坐在行駛的火車中,另一人站在月台上,這兩個人所觀察到的時間並不一樣。問題是在日常生活中,我們看到手錶上的時間一點都沒有差異。為甚麼?因為火車行駛的速度不夠快。如果火車接近光速(每小時六億六千九百六十萬哩),就可以看到時間上顯著的差別。不過目前連上海的磁浮車還遠遠不及光的速度。

太空科學家卡萊(Carlos Calle)在其著作《簡易愛因斯坦》(Einstein for Dummies(註三))一書中,提到他曾做過一個關於未來太空旅行的假想演習,想像一艘特別高速的太空船,朝著光速加快航行。計算結果,印證了「相對論」所說的,兩個時鐘所標示的時間出現極大的差異。例一:在飛往銀河系中心的旅程中,太空人時鐘(日曆)上所顯示的,是過了二十年;但是,在地球上時鐘(日曆),則已經過了三萬年。例二:前往仙女座星系的旅程,太空人的時鐘和日曆顯示,需時廿八年;但是在地球上,則已經是兩百萬年。上述計算,僅是以加速1g為例(g是地球地心吸力引起的加速單位)。如果牽涉到更繁複的加速結構,一天相等於數十億年絕對不足奇怪。

上帝和人,當然是從不同的座標系統來看時間。我們不妨想像,上帝坐的是一艘高速太空船,人是站在地球上。所以,「上帝看一日如千年」,從現代科學來看,是可以解釋的。至於《創世記》第一章中所說的一「日」,究竟是廿四小時的一天,抑或一個悠長的時代,從相對論的數學來看,並不矛盾,沒有衝突。

耶穌是唯一救法

第二個我們要談到的真理是,主耶穌說,祂是唯一通往天父上帝那裡的道路。使徒們見證,除耶穌以外,別無救法。但是,中國人常問:「那麼孔子和老子都沒聽過福音,沒信耶穌。他們能得救嗎?如果不得救,上帝是不是不公平?」

叫人驚訝的是,愛因斯坦的廣義相對論(Theory of General Relativity),居然有助我們稍微多一點理解這個道理。

首先,我必須強調,我並不知道孔子等人是否得救;但可以肯定的是,聖經舊約的摩西、雅各等人都是得救的。那我們怎麼解釋主耶穌所說:「若不藉著我,沒有人能到父那裡去」?

愛因斯坦相對論對於時空的解釋,有助解放人類思維所造成的困局。最常用的例子是蹦床(註四,見上圖)。

我們首先想像,時空(space-time)好像一個蹦床,或一匹布;而一個物體,或一宗事件,在時空(蹦床或布匹)中,就像凹下去的一點,形成幾何變形(geometrical warp)。那麼,好像太陽那樣的龐然巨大的物體,在時空中所造成的幾何變形,就極為巨大。當然,上面的插圖和解釋並不完善,因為時空、物體、事件,都是四度空間的,不容易解釋。在數學上,我們稱之為黎曼幾何學(Riemannian geometry,黎曼是德國基督徒數學家,發現嶄新的微分幾何,後來成了愛因斯坦時空幾何的基礎)。

現在,我們從這新的角度來看主耶穌的代死和救贖。

首先,我們在四維的時空中畫個標誌,代表主耶穌被釘死在十字架上的事件。我們先注意到的,是十字架的果效超越空間(space)。就是不論住在地球上哪一個角落裡的人,都能蒙主耶穌的寶血救贖。耶穌的寶血並不侷限於耶路撒冷。關於這點,所有基督徒都能接受和明白。

現在,再談時間。在四維時空中(想像時空像一匹布),時間和空間扮演著相同的角色。因此,十字架的果效也超越時間。這樣一來,就沒有所謂「之前」或「之後」之別了。原來,過去我們對時間有「之前」、「之後」的觀念,是老式的直線思維。

回到我們平日對於時間的觀念,在主耶穌被釘十架以前,就已經有人得救,可以上天堂;但是他們之所以得救,不是因為他們夠良善,不是他們有足夠好行為;而是因為主耶穌基督代死贖罪的事實超越了時空。換句話說,主耶穌也是為他們而死。他們也是靠主耶穌得救,並不例外。

至於哪些人會得救,又以甚麼做為得救的標準,並不是本文要討論的範圍(羅馬書第二章稍微談到這方面的真理)。我要說的重點是:愛因斯坦的相對論有助解放我們的思維,讓我們理解類似表面上矛盾的聖經真理。

暗能量

愛因斯坦的張量場方程式(tensor field equation)和推論時空幾何(corollary space-time geometry),在數學物理的領域裡,都享有崇高的地位(註五)。當中的深度和遠見超出我們的理解能力。

有趣的是,當他寫完這個程式後,卻加上了宇宙常數(cosmological constant)。原因是,在二十世紀初期,天文學所觀察到的宇宙是穩恆態的,因為當時所觀察的視野只限於銀河系以內。但是,愛因斯坦卻有如神助,寫下他的廣義相對論方程式。後來他發現,他這個方程式所揭示的宇宙不是穩恆態的,而是在膨脹或收縮之中。他覺得不對,於是便添上宇宙常數,使宇宙保持穩恆態,既不膨脹,也不收縮。

當時一位比利時神父,天文學家勒梅特(G. Lemaitre),也正在研究宇宙的模式,得出宇宙膨脹的概念。他給愛因斯坦示範,建議愛因斯坦把膨脹因素加進宇宙學模式中。後來英國天文學家愛丁頓(Eddington)也遙相呼應,支持勒梅特的見解。但是愛因斯坦認為,勒梅特的數學基礎雖然好,但在物理上卻有所不足,因此沒採納兩人的意見,仍然把宇宙常數加上去。

可是過了不久,仍是二十世紀,從二十年代末到三十年代初,另一位天文學家哈勃(E. Hubble),觀察到各天河系彼此飄離的事實,由此推斷到宇宙膨脹的理論,支持了勒梅特和愛丁頓的說法。愛因斯坦因此為他的「人為常數」深表遺憾,承認自己犯了大錯。後來,這個錯誤被物理界稱為愛因斯坦「最大的錯誤」(greatest blunder)。這件事的前因後果,由兩位名教授斯穆特(G. Smoot)和恪石內爾(R. Kirshner)做了詳細解釋(註六、七)。愛因斯坦於一九五五年逝世,當時,他的常數仍被視為錯誤的。

沒想到到了二十世紀九十年代後期,美國太空總署的「哈勃太空望遠鏡」首次觀察到一些極遙遠的超級新星(Supernova),使人類看到遙遠的天河不斷的各自加速飛離。這種巨大規模的加速膨脹現象,導致宇宙有一種神秘的「暗能量」的假設。這個「暗能量」,竟然與愛因斯坦的「宇宙常數」不謀而合。

2007年諾貝爾基金會紀念華裔科學家李政道得獎五十週年,在被諮詢近五十年的科學發展,談到「暗能量」的發現時,李政道答:「現在我們所瞭解的宇宙大約僅是其百分之五而已,而愛因斯坦的『宇宙常數』可為我們打開另外百分之九十五的大門(註八)。」另一位諾貝爾得獎科學家溫伯格(S. Weinberg)也說:「愛因斯坦的『宇宙常數』可能是最新超弦理論(Superstring Theory)所必經的考驗(註九)。」

「暗能量」的發現,揭示在浩瀚的宇宙中,的的確確有一種神秘的力量,叫人想起上帝的永能:「自從造天地以來,上帝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。」(羅馬書一20)縱然無神論者拒絕一切證據,仍然並不能證實宇宙是由胡亂碰撞而產生的(註十)。

如見上帝

最後,要和讀者分享另一項愛因斯坦相對論所帶來的重大發現。1992年四月廿四日,對太空科學而言是一個最值得紀念的日子(註十一)。所有主要新聞機構,如《紐約時報》、《倫敦時報》等,都以大標題報導,由美國太空科學隊從宇宙背景探測衛星所發現的數據,直接觀測和確認宇宙大爆炸的情景(Big Bang event)。霍金(S. Hawking)將這稱為「世紀性的發現」。天文學家端納(M. Turner)說,他們發現了宇宙論的「聖杯」。天文物理學家柏瑞德治(G. Burbridge)則抱怨科學界同業這麼快就加盟「大爆炸第一基督教會」。宇宙背景探測衛星隊的首席科學家斯穆特,對記者提到他當時的反應和感覺,說:「我們發現的是宇宙誕生的證據,就好像看到了上帝。」請留意,他並沒有大言不慚,說爬上了巴別塔的頂峰。2006年,他和衛星計劃主管馬瑟(J. Mather)一同分享諾貝爾物理獎的殊榮(註十二)。

本文註釋:

1. Ross, Hugh and Kathy Ross,“Genesis One, A Scientific Perspective”, Reasons To Believe, Inc. Glendora, CA . (2006)

2.周方黎,中信期刊 590期“科學和信仰有什麽關係”(2011)

3. Calle, Carlos, “Einstein for Dummies”, Wiley Publishing, Hoboken, NJ (2005)

4. NOVA Science online, “Einstein’s Big Idea”,http://www.pbs.org/wgbh/nova/einstein/

5. Weisstein, Eric W. “Einstein Field Equations.” From MathWorld--A Wol​​fram Web Resource. http:/ /mathworld.wolfram.com/EinsteinFieldEquations.html

6. Lecture Notes by Professor ​​George Smoot, http://aether.lbl.gov/www/classes/p139/homework/homework.html

7. Kirschner, R. April 2007 Lecture at the Institute of Theoretical Physics, Univ. of California. http://online.itp.ucsb.edu/plecture /kirshner2/

8. Lee, TD. Interview by Nobel Foundation at the Golden Anniversary of his Award, http://nobelprize.org/mediaplayer/index.php?id=986

9. Weinberg, S. in “Elegant Universe” by Brian Greene, see section on “Viewpoints on String Theory”,http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/

10. Goldsmith, D. Einstein’s “greatest blunder”?Harvard University Press, Cambridge, MA. (1997 ). See also Wikipedia summary on the entry of “George-Henri Lematre”

11. Ross, Hugh,“The Creator and The Cosmos”,NavPress, Colorado Springs, CO (2001) Note: this paragraph of the present article excerpted key information in Chap. 3 of Dr. Ross' wonderful and lively discussions of the Discovery of the Century.

12. Press Release of the Nobel Prize in Physics, 2006: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2006/press.html

(作者是美國應用數學家、太空科技數學家,曾任職於美國國家航空暨太空總署四十年,他的見證見於YouTube。)

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「原載《中信》月刊第605期(中國信徒佈道會)」。