非顯然之物
「我們因著信,就知道諸世界是藉神話造成的;這樣,所看見的,並不是從顯然之物造出來的。」(希伯來書十一章3節)
認識不到5%的宇宙
科學主要是指一種基於仔細觀察而發展出來的知識體系。根據目前的天文觀察,我們得知宇宙是由5%的「可見」物質、27%的「暗物質」及68%的「暗能量」所構成(能量可以轉換為物質)。至於這些「暗物質」和「暗能量」到底是什麼(「暗」就是指我們不能直接觀察),科學家至今仍沒有定論,反而愈發糊塗。現在,連到底有沒有「暗物質」存在,都開始受到質疑。
無論如何,我們對這個物質宇宙的認識,充其量只有5%。而用來解釋這5%物質的所謂「標準模型」(Standard Model),不但至今仍無法解釋「暗物質」究竟是什麼(是否由某種粒子所構成?),更不用說「暗能量」了(有人認為就是愛因斯坦「無端」加入廣義相對論方程式中的宇宙常數 λ)。因此,連我們可以觀察到的5%宇宙都還未能完全解釋,目前科學對自然界的認識,實在可以說是微乎其微。
標準模型
筆者於1960年代開始物理研究生涯。當時,「相對論」與「量子力學」的研究正值黃金時期,「宇宙大爆炸論」也被廣泛接受,「電漿融合反應」(Plasma Fusion Reactor)發電被認為指日可待,物理學的「標準模型」亦一步步得到證實,人們相信世界萬物都是由一些「基本粒子」所構成。
到了21世紀初,物理學家證實了「希格斯玻色子」(Higgs Boson)的存在,為「標準模型」中質量生成的機制提供了關鍵性證據,同時相信「暗物質」也可能由某種更高質量的新粒子所組成,並深信遲早能夠找到它。當時更普遍相信,只要預期中的「統一場論」出現,自然界的奧秘便可完全揭開,物理學的前景一片光明。然而,這已是十四年前的事了。
21世紀的新挑戰
20世紀初,物理學家也曾如此樂觀。著名英國物理學家凱爾文爵士(Lord Kelvin)曾表示,物理學的主要原理已經完整建立,只剩下地平線上的兩朵烏雲尚待解決,他認為這兩個問題很快便能釐清。沒想到,這兩朵烏雲最後竟發展成以「相對論」與「量子力學」為支柱的近代物理學,徹底改寫了古典物理學。一百年後,看似趨近完整的近代物理,又面臨同樣的危機。不但「暗物質」與「暗能量」仍未建立完整理論,相對論與量子力學至今依然無法統一;「弦理論」仍停留在數學層面,完全沒有可供證偽的方法。
此外,近年藉著「韋伯太空望遠鏡」觀測宇宙深處,發現宇宙形成初期的一些星系,有些看來十分年輕(宇宙形成約6億年時,即距今約132億年前),有些卻似乎已相當「成熟」。這些發現令人不得不重新檢視已被接受半個世紀的宇宙大爆炸理論。同時,也發現宇宙膨脹速率似乎正在改變,未必只是愛因斯坦場方程式中的一個「宇宙常數」所能解釋。
對許多前沿天文學家而言(例如 Roger Penrose、Brian Cox、Neil deGrasse Tyson、Sabine Hossenfelder 等),目前關於宇宙起源的問題愈來愈多,各種猜想也愈來愈新奇,眾說紛紜,莫衷一是。例如,有人提出「大爆炸」之前已有一個「冷空間」存在,而且正以極快速度膨脹;宇宙是一個永遠存在的「碎形」(Fractal)空間,其中某部分空間的能量忽然集中於一處,引發「大爆炸」,產生物質,而這個過程不斷重複,因此形成許多宇宙。這些理論目前都無法證實,因此筆者以「離奇」來形容。
我們真正有把握知道的事情,似乎隨著數據愈來愈多,反而愈來愈少。然而,正是這種認知,促使科學不斷進步。科學理論並非一種刻板的意識形態,更不能淪為一種口號。
除此之外,「混沌理論」(Chaos)的建立,以及對隨機碎形幾何的深入研究,也使我們不得不思考:科學是否真的能夠毫無誤差地描述一個現象在時空中的演化軌跡?以氣象預報為例,雖然原則上可以利用流體力學中的「納維-斯托克斯方程式」(Navier–Stokes Equations)來計算,但由於「亂流」(一種混沌現象)的存在,這些非線性偏微分方程式,即使使用再強大的電腦、再精確的測量,也無法進行長期(目前約14天以上)的準確預報。
自然界似乎又罩上一層朦朧的面紗。氣象,這又是一個只有神才能知道的真相嗎?其實,我們如今甚至連「真相」是否存在,都沒有十足把握了。至於「電漿融合反應」發電的希望,至今仍停留在六十年來一直「指日可待」的階段。
實存的真象
六十年前,筆者投身物理研究時,滿懷希望,相信在自己退休之前,「標準模型」終必得到完全證實,人類也能略窺宇宙實存的真象。然而,如今退休多年,反而連「實存」(Reality)究竟是什麼都愈來愈弄不清楚,更不用說「標準模型」是否可靠了。
我們對相對簡單的物質世界尚且如此,何況是生命?也許,人是唯一知道自己渺小的生物。當我們知道得愈多,在「所造之物」面前,就愈明白自己真正知道的其實愈少;何況是在造物主面前呢?也許,這就是智慧的開端。
正如《希伯來書》的作者說的好:「所看見的,並不是從顯然之物造出來的。」
文:黃小石(作者簡介)





