进化论有能力解释物理学吗?
2020-10-15
| Mitch Stokes

因着邪恶和苦难的存在而来的反驳,除此之外,最常见的反对信仰上帝的理由是:科学已经证明上帝不存在了。通常的说法是,既然我们不需要神的存在就能解释某种特定的物理现象(例如,太阳系、生命或人眼为何如此存在),那么我们根本不需要上帝。

而我认为我们应该认真对待这个反对意见。所以,让我们仔细讨论一下这个问题。

本文重点谈谈自然主义或自然偶发的进化已经解释了人类起源这样一种信念。贾斯汀·泰勒在上周文章中认为:以为不需要上帝就能解释自然科学的那些重要方面这一观点其实并没有得到明显的证据支持,至少我们还远没有真正达到只用自然主义和无神论提供的的资源就能解释自然现象这一地步。

我还想在泰勒文中列出的问题里再补充一项。我的补充揭示了进化论和我们最基本的宇宙理论——物理学——之间的紧张关系。物理学研究的是宇宙的基本构成要件——也可以称之为宇宙的乐高积木,其他的东西都是由这些宇宙“积木”搭建的。这些“乐高”积木包括了:夸克、电子、中微子、场、能量、空间和时间。而物理学家对这些对象行为预测的精确性几乎可以说是不可思议的,物理学是一门伟大的学科。

所以问题是:进化论——也就是进化不受任何智慧直接或间接引导这一理念——能否解释具有发现宇宙基本要素的聪明生物?进化论能解释物理学吗?

但这真的是个问题吗?

然而,看起来进化论已经对我们发现世界真相的能力有了一个现成的回应。我的意思是,想象一下,如果史前人类不能准确地探测到附近有老虎或陡峭的悬崖时,那么这样的史前人类就会在进化过程中被淘汰,也就没可能发展到现在!瞧,问题解决了!

这可能确实是对我们正常的驾驭世界能力的合理分析(不过也可以参考阅读一下普兰丁格的著名作品《反对自然主义》一书)。但物理学还给进化论提出了一个特殊的挑战。这个挑战就是,物理学家们做出惊人发现的情景其实与我们的祖先在非洲大草原上进化时遇到的情况非常不同。

差异在哪里?

我们来考虑其中的两个不同点。第一,物理学家发现的物体种类和原始人类不一样;第二,他们使用的发现方法也与原始人类不同。

被发现的对象本身

物理学家发现的实际事物往往远远超出了感官能够知觉的范围。电子、夸克和弦(strings)永远超出了我们的观察能力——即使在理论上也做不到。也就是说,以我们最新的物理学和生理学知识来看,原则上任何技术水平都无法使我们观察到它们。而如果事实证明我们在这一点上是错误的,那么要么是我们目前的物理学大错特错,要么是我们目前对人类生理学的理解同样出了错,或者两者都错。然而这些的确就是我们现在正在研究的理论,而且我们还认为这些理论能够把上帝从方程中抹去。

但这是矛盾的。

就物理学家研究的基本对象而言,还有一个奇怪的事情:人类的直觉对这些“物体”的行为方式完全没有准备。例如,电子的行为就不像我们可以感知到的那些物体。首先,它们可以表现为粒子或波,但它们其实两者都不是。每当我们试图将它们的实际行为可视化时,我们就不可避免地会搞砸。例如根据亚原子粒子和比如说微小的球轴承之间的类比进行推论,就必然会产生误导。

那么,我们发现这种奇怪对象的能力是否有一个自然主义的进化故事来解释呢?目前没有,在可预见的未来也不会。我们几乎没有理由认为进化的主要机制——随机基因突变和自然选择——会导致生物体的能力远远超过它们生存的需要。没有明确的环境或社会压力的来源,会把生物体在进化的道路上推到这么远。

我们用来发现它们的方法

除了研究对象本身的奇异性质外,我们发现其中一些研究对象的方法也为进化论试图解释这一切的努力增加了困难。在众多研究方法中,其中有一种特别有意义:物理学家用数学来进行发现。

让我举一个例子来说明这种困难。例如,要证明亚原子粒子(subatomic particles)的存在,我们就必须通过实验来验证。但是,为什么要发明这样的实验呢?要知道,这些实验不能探测到研究对象本身,而是在探测这些理论物体的假定效应。很多时候我们都在寻找这些效应。但我们怎么会知道去寻找它们呢?更不用说我们怎么会知道要怎样去寻找了。

这就是数学的作用:数学有时会告诉我们这些对象的存在。一个新的方程可能包含一个意想不到的变量,只有当它代表某种新类型实体时才有意义。瞧,当实验者去寻找这个对象时,他们发现了它(或者,又是它的效应,无论怎样这实际上都为进化论解释带来了新的困难)。数学充当了一条导盲犬,帮助我们探测到我们将永远看不见的东西。

但比这更诡异的是。首先,数学往往是如此复杂、晦涩,甚至是反人类直觉的,以至于我们对物理学家能够做到数学提出的发现而感到惊讶。事实上,数学令人痛苦的复杂性常常会延误物理发现,因为需要物理学家花费数年时间来学习数学。而且常常是这样:数学家在数年或数十年前就发明了某种数学,然后才有将其应用于物理世界的想法。有时,它的发展仅仅是为了它本身美丽和有趣的知识特征。

而除了这些困难之外,物理学家们经常用数学概念以意想不到的方式得出物理方程。很多时候,他们依靠的是直觉和艺术创造力。也就是说,光靠数学和逻辑并不能得出数学公式,还需要结合洞察力、审美情趣、独创性、类比和猜测。这一切似乎非常主观。但它却能发挥作用。

物理学前沿问题

事实上,这是当代物理学中一个亟待解决的问题,它触及到科学探究本身的本质。2018年,德国物理学家萨宾·霍森费尔德(Sabine Hossenfelder)出版了《迷失在数学中》( Lost in Math: How Beauty Leads Physics Astray),这本书点燃了一场关于物理学中使用数学的争论。霍森费尔德指出,几十年来物理学一直处在一个死胡同里,尤其是在试图发展量子引力理论(其中弦理论是最受欢迎的候选人)方面。她认为,这种前所未有的停滞是因为物理学家们在选择理论时过于依赖数学的美学标准。她认为,数学美并不是真理的可靠指南。 

尽管她的一些物理学家同行们也有这种担忧,但也有人提出了反驳。在他最近的著作《宇宙用数字说话》(The Universe Speaks in Numbers: How Modern Math Reveals Nature’s Deepest Secrets)中,格雷厄姆·法梅洛(Graham Farmelo)认为,当代物理学实际上正是受益于新的和难以学习的数学。

现在是物理学一个非常有趣的时代。

在任何情况下——这一点对我们现在来说很明显——你都可以理解为什么像霍森费尔德这样的自然主义者会怀疑把数学美作为物理学进步的指南。进化论无法提供一个合理的解释来说明灵长类动物的美感为什么可能是一个可靠的指标,甚至可以用在物理学这一似乎与进化因素如此脱节的领域上。如果我是自然主义者,我也会开始怀疑。

但我认为很明显,美感在物理学中,往往是一个可靠的真理指标。而这会让宇宙看起来非常地对用户友好(user-friendly),宇宙被设计得很好。

主要观点

那么回到我们的问题上。

自然偶发的进化会导致灵长类动物拥有物理学能力的几率有多大?在我看来,这些几率相当小,至少考虑到我们目前对科学的了解是这样的。当然,如果我们不认真对待目前的科学,我们可以想象任何事情。但同样,鉴于目前的科学,物理学并不存在一个自然主义的进化解释。看起来,事实上,进化论与我们对宇宙的最深刻理解是不一致的。


译:DeepL;校:JFX。原文刊载于福音联盟英文网站:Can Evolution Explain Physics?

Mitch Stokes(米奇·斯托克斯)是新圣安德烈大学(New St. Andrews College)的哲学高级研究员。他于圣母大学获得哲学博士,也曾于耶鲁大学获得硕士学位。他著有多本护教学著作。
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