進化論有能力解釋物理學嗎?
2020-10-15
| Mitch Stokes

因著邪惡和苦難的存在而來的反駁,除此之外,最常見的反對信仰上帝的理由是:科學已經證明上帝不存在了。通常的說法是,既然我們不需要神的存在就能解釋某種特定的物理現象(例如,太陽系、生命或人眼爲何如此存在),那麼我們根本不需要上帝。

而我認爲我們應該認真對待這個反對意見。所以,讓我們仔細討論一下這個問題。

本文重點談談自然主義或自然偶發的進化已經解釋了人類起源這樣一種信念。賈斯汀·泰勒在上週文章中認爲:以爲不需要上帝就能解釋自然科學的那些重要方面這一觀點其實並沒有得到明顯的證據支持,至少我們還遠沒有真正達到只用自然主義和無神論提供的的資源就能解釋自然現象這一地步。

我還想在泰勒文中列出的問題裡再補充一項。我的補充揭示了進化論和我們最基本的宇宙理論——物理學——之間的緊張關係。物理學研究的是宇宙的基本構成要件——也可以稱之爲宇宙的樂高積木,其他的東西都是由這些宇宙「積木」搭建的。這些「樂高」積木包括了:夸克、電子、中微子、場、能量、空間和時間。而物理學家對這些對象行爲預測的精確性幾乎可以說是不可思議的,物理學是一門偉大的學科。

所以問題是:進化論——也就是進化不受任何智慧直接或間接引導這一理念——能否解釋具有發現宇宙基本要素的聰明生物?進化論能解釋物理學嗎?

但這真的是個問題嗎?

然而,看起來進化論已經對我們發現世界真相的能力有了一個現成的回應。我的意思是,想像一下,如果史前人類不能準確地探測到附近有老虎或陡峭的懸崖時,那麼這樣的史前人類就會在進化過程中被淘汰,也就沒可能發展到現在!瞧,問題解決了!

這可能確實是對我們正常的駕馭世界能力的合理分析(不過也可以參考閱讀一下普蘭丁格的著名作品《反對自然主義》一書)。但物理學還給進化論提出了一個特殊的挑戰。這個挑戰就是,物理學家們做出驚人發現的情景其實與我們的祖先在非洲大草原上進化時遇到的情況非常不同。

差異在哪裡?

我們來考慮其中的兩個不同點。第一,物理學家發現的物體種類和原始人類不一樣;第二,他們使用的發現方法也與原始人類不同。

被發現的對象本身

物理學家發現的實際事物往往遠遠超出了感官能夠知覺的範圍。電子、夸克和絃(strings)永遠超出了我們的觀察能力——即使在理論上也做不到。也就是說,以我們最新的物理學和生理學知識來看,原則上任何技術水平都無法使我們觀察到它們。而如果事實證明我們在這一點上是錯誤的,那麼要麼是我們目前的物理學大錯特錯,要麼是我們目前對人類生理學的理解同樣出了錯,或者兩者都錯。然而這些的確就是我們現在正在研究的理論,而且我們還認爲這些理論能夠把上帝從方程中抹去。

但這是矛盾的。

就物理學家研究的基本對象而言,還有一個奇怪的事情:人類的直覺對這些「物體」的行爲方式完全沒有準備。例如,電子的行爲就不像我們可以感知到的那些物體。首先,它們可以表現爲粒子或波,但它們其實兩者都不是。每當我們試圖將它們的實際行爲可視化時,我們就不可避免地會搞砸。例如根據亞原子粒子和比如說微小的球軸承之間的類比進行推論,就必然會產生誤導。

那麼,我們發現這種奇怪對象的能力是否有一個自然主義的進化故事來解釋呢?目前沒有,在可預見的未來也不會。我們幾乎沒有理由認爲進化的主要機制——隨機基因突變和自然選擇——會導致生物體的能力遠遠超過它們生存的需要。沒有明確的環境或社會壓力的來源,會把生物體在進化的道路上推到這麼遠。

我們用來發現它們的方法

除了研究對象本身的奇異性質外,我們發現其中一些研究對象的方法也爲進化論試圖解釋這一切的努力增加了困難。在眾多研究方法中,其中有一種特別有意義:物理學家用數學來進行發現。

讓我舉一個例子來說明這種困難。例如,要證明亞原子粒子(subatomic particles)的存在,我們就必須通過實驗來驗證。但是,爲什麼要發明這樣的實驗呢?要知道,這些實驗不能探測到研究對象本身,而是在探測這些理論物體的假定效應。很多時候我們都在尋找這些效應。但我們怎麼會知道去尋找它們呢?更不用說我們怎麼會知道要怎樣去尋找了。

這就是數學的作用:數學有時會告訴我們這些對象的存在。一個新的方程可能包含一個意想不到的變量,只有當它代表某種新類型實體時才有意義。瞧,當實驗者去尋找這個對象時,他們發現了它(或者,又是它的效應,無論怎樣這實際上都爲進化論解釋帶來了新的困難)。數學充當了一條導盲犬,幫助我們探測到我們將永遠看不見的東西。

但比這更詭異的是。首先,數學往往是如此複雜、晦澀,甚至是反人類直覺的,以至於我們對物理學家能夠做到數學提出的發現而感到驚訝。事實上,數學令人痛苦的複雜性常常會延誤物理發現,因爲需要物理學家花費數年時間來學習數學。而且常常是這樣:數學家在數年或數十年前就發明了某種數學,然後才有將其應用於物理世界的想法。有時,它的發展僅僅是爲了它本身美麗和有趣的知識特徵。

而除了這些困難之外,物理學家們經常用數學概念以意想不到的方式得出物理方程。很多時候,他們依靠的是直覺和藝術創造力。也就是說,光靠數學和邏輯並不能得出數學公式,還需要結合洞察力、審美情趣、獨創性、類比和猜測。這一切似乎非常主觀。但它卻能發揮作用。

物理學前沿問題

事實上,這是當代物理學中一個亟待解決的問題,它觸及到科學探究本身的本質。2018年,德國物理學家薩賓·霍森費爾德(Sabine Hossenfelder)出版了《迷失在數學中》( Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray),這本書點燃了一場關於物理學中使用數學的爭論。霍森費爾德指出,幾十年來物理學一直處在一個死衚衕裡,尤其是在試圖發展量子引力理論(其中弦理論是最受歡迎的候選人)方面。她認爲,這種前所未有的停滯是因爲物理學家們在選擇理論時過於依賴數學的美學標準。她認爲,數學美並不是真理的可靠指南。 

儘管她的一些物理學家同行們也有這種擔憂,但也有人提出了反駁。在他最近的著作《宇宙用數字說話》(The Universe Speaks in Numbers: How Modern Math Reveals Nature’s Deepest Secrets)中,格雷厄姆·法梅洛(Graham Farmelo)認爲,當代物理學實際上正是受益於新的和難以學習的數學。

現在是物理學一個非常有趣的時代。

在任何情況下——這一點對我們現在來說很明顯——你都可以理解爲什麼像霍森費爾德這樣的自然主義者會懷疑把數學美作爲物理學進步的指南。進化論無法提供一個合理的解釋來說明靈長類動物的美感爲什麼可能是一個可靠的指標,甚至可以用在物理學這一似乎與進化因素如此脫節的領域上。如果我是自然主義者,我也會開始懷疑。

但我認爲很明顯,美感在物理學中,往往是一個可靠的真理指標。而這會讓宇宙看起來非常地對用戶友好(user-friendly),宇宙被設計得很好。

主要觀點

那麼回到我們的問題上。

自然偶發的進化會導致靈長類動物擁有物理學能力的機率有多大?在我看來,這些機率相當小,至少考慮到我們目前對科學的瞭解是這樣的。當然,如果我們不認真對待目前的科學,我們可以想像任何事情。但同樣,鑑於目前的科學,物理學並不存在一個自然主義的進化解釋。看起來,事實上,進化論與我們對宇宙的最深刻理解是不一致的。


譯:DeepL;校:JFX。原文刊載於福音聯盟英文網站:Can Evolution Explain Physics?

Mitch Stokes(米奇·斯托克斯)是新聖安德烈大學(New St. Andrews College)的哲學高級研究員。他於聖母大學獲得哲學博士,也曾於耶魯大學獲得碩士學位。他著有多本護教學著作。
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