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确立科学的宇宙观
冯文怀

  近些年来,一些不谙科学的文人,急于发财致富,展开想象的翅膀,主观地构建各种各样的宇宙图式。更有甚者,掀起谶纬神学,借机对封建迷信思想推波助澜,搞得民间没有知识的人和没有科学知识而有其它知识的人疑神信鬼,拜天叩地,起到一种非常愚昧的和不利于精神文明建设的反作用。

    针对这种现象,应宏扬科学精神。笔者抛砖引玉,尽力通俗易懂地浅谈一点科学的宇宙观。

    牛顿之前,上帝创造世界的宇宙观一直占据着主导地位。牛顿发现了万有引力,用物与物之间的这种相互作用来解释运动,并确立了他的绝对时空观。这虽然给科学独立发展提供了一定的理论根据,但也给神学家们帮了忙,使他们很容易推至“第一因”。于是,又轮回到上帝创造宇宙的观点。上帝既能创造它,就能毁灭它,也就是宇宙是可以结束的。

    19世纪达尔文在“猎犬号”船上做博物学家。他在南美海上航行了5年,看到了各种生物互相依存的关系,积累了大量的事实和资料。后来他又花了20年的功夫,搜集证据和进行实验,终于形成他的生物进化论观点。他认为生物发展的过程是从诞生发展到死亡并不断由简单到复杂、由低级到高级的进化过程。遗传是渐进,变异是飞跃。于是一些学者从此受到启发,总结和比较了一些其它可见事物的发生发展死亡规律,得出一个宇宙也是生成或形成但不是造成的观点。这相比“创世论”有了一定的进步。

    19世纪末,即1895年慕尼黑伦琴教授发现了X射线,正式标志着新物理学的开始。后来科学家们相继发现了a、b、g射线,它们依序穿透性逐渐增强。随之,卢瑟福,汤姆生,居里夫妇等著名科学家,进一步观察、实验、研究和分析了范围更广的化学元素的特性。他们证实了所有的原子量大的化学元素,都放出“射线”,即具有放射性(射线由微粒组成),直到原子量减少到一定的程度,才达到一个稳定的状态。原子弹就是根据这一特性和原理制造的。

    但是,科学家还发现,一些原子量小的原子或更小的微粒,和那些原子量重的原子一样同样不稳定。区别在于前者处于“合成”重一点的“粒子”状态,后者却处于分裂成轻一点的原子的过程之中。两者都趋于达到一个相对稳定的状态。所谓相对稳定,是指变化速度十分缓慢,以致使人认为它是稳定的。如果张开想象的翅膀,时间再过若干年,地球上的所有化学元素都将变得面目全非,地球的性质也将发生改变。真巧,科学家正是通过研究放射性来推测天体的寿命长短。

    那么,这还将产生另外一个猜想:“重子”放射变“轻子”,轻子反过来合成重子,很自然使人们联想到宇宙的演变也是“循环”的,它永远处于这一反复的“散开、收缩,收缩、散开”的可逆的演变之中。它没有开始和结束,也就谈不上生成或形成。只能说看到的宇宙,即“此时”的宇宙和与此时“相近”的宇宙(天狼星发出的光经过的8.6年才能到达地球)。我们没办法推度它的开始与终级是什么。

    爱因斯坦教授的狭义相对论,玻尔的“互补性”原理,一扫牛顿的绝对时空观。爱因斯坦找出了事物运动的根本原因不是“万有引力”或某种“因果关系”,而是通过广义相对论“时空曲率”的发现,科学地证明运动是事物身身的特性。这虽然对“第一因”的创世论粉碎了,但也没有去支持宇宙形成论或生成论。足见他一贯审慎严谨的科学作风。玻尔也不去利用他在科学上的威望和在量子力学方面所作出的伟大贡献,再进一步绎演他的科学成就。

    再者,由于天体之间相距遥远,自身的性质经光谱分析极其复杂。现今的天文仪器能力有限,甚至我们使用的科学理论是否可靠或运用得合适,等等条件决定了,我们至少有理由推猜它们的化学组成可能有差别,可能不尽相同于地球上的化学成份。也就是天体宇宙间还有许多化学或其它我们尚没有认识的“组成因子”。我们的“元素周期表”,也仅仅是目前科学家对地球化学成份的一个认识界线。

    可见,由神学家定义的宇宙观自不必提,关于靠“万有引力”和“生物进化论”而启发出宇宙演变有始终论,与“轻重子相互转化”联想出宇宙循环无始终论,构成一组冲突的意见。然而,这里隐藏着一个更大的冲突,也即前一种启发和后一种联想,本质上都是立足于地球上取得的经验而机械地比照宇宙这个远比地球总体更复杂更广大的实在。严格恪守科学,必须尊重取得的事实,一旦把这种事实总结扩展到超过它的我们尚不可知的领域做比喻或推理,它就失去了科学性。

    诚然,我们利用对地球上无机物质转化的总结,和对地球上有机世界的认识总结来比喻宇宙,本身是反科学的。我们只能立足于所取得的科学成就,进行接触实际的实实在在的研究。人实在想大声喊叫,只能说:“我们认识的地球上的‘某一部分’目前如此,以后如何需识知。它和其它部分及其它天体有什么关系,也需不断识知。”不过这并不妨碍我们编造科学幻想和宇宙起源或演变假说,也阻止不了我们搞种种的象“大爆炸”论一样的“理想模型”,但这在科学证实之前,无论多么动人至深,都将不可确信为真。

  附:主要参考书目:《天文学史》、《物种起源》(达尔文)、《科学史》(英?丹皮尔)、《玻尔哲学文选》(丹麦?玻尔)、《方法论》(笛卡尔)、《数理哲学导论》(罗素)。

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