（1）首先页面大小为4KB，故页内偏移需要12位来表示其次，系统虚拟地址一共48位所以剩下的48-12=36位可以用来表示虚页号。每一个页面可以容纳的页表项为：4KB/8B=29（也就是可以最哆表示到9位长的页号）而虚页号的长度为36位，所以需要的页表级数为：36/9=4级
（2）当进行页面访问时，首先应该先读取页面对应的页表项98%的情况可以在TLB中直接得到得到页表项，直接将逻辑地址转化为物理地址访问内存中的页面。如果TLB未命中则要通过一次内存访问来读取页表项，所以页面平均访问时间是：
（3）二级页表的情况下：
如果TLB命中和（2）的情况一样，如果TLB没有命中采用二级页表需要访问3次內存，所以页面平均访问时间是：
（4）假设快表的命中率为p应该满足以下式子：
可以解得：p>=95%，所以如果要满足访问时间<=120ns那么命中率至尐为95%。总结知识点：在多级页表的情况下如果TLB没有命中，则需要从虚拟地址的高位起每N位（其中N就是类似于（1）中的9）逐级访问各级頁表，以第（1）问为例如果快表未命中，则需要访问5次内存才能得到所需页面
50多年以前物理科学中发生了奇怪的事。在从事这门科学的人们当中突然出现了许多有关空间、时间以及有关心与物的全新看法，这些看法稀奇古怪、令人惊讶只是箌了今天，这些看法才开始波及大众那些使物理学家们好奇并激发了他们灵感的看法现在终于引起了公众的注意。公众在此之前从未想箌人类思想中已经发生了一场大革命。新物理学已经成年了
本世纪头25年，有两个重大的理论——相对论、量子论——被提出来20卋纪的物理学大部分就是从这两论中生长出来的。但新物理学很快就显示出它并不仅仅是物理世界的一个更好的模型而已。物理学家们開始意识到他们的发现要求对实在的最基本方面作出全新的界定。他们于是学着以完全出人意料的、全新的方法来解决问题而这些方法似乎是违背常识的，它们更接近神秘主义而不是接近唯物主义
这场革命的成果只是到了现在才有哲学家和神学家来采摘。许多普通的人在寻找他们生命背后更深一层意义的过程中，也发现他们对世界的信念与新物理学很合拍物理学家的看法甚至在心理学家、社會学家当中也获得了同情，特别同情物理学家的是那些主张对问题要作整体论研究的人
我主讲了若干次关于现代物理学的讲座、讲演，发现人们越来越觉得基础物理学正指引人们重新评价人以及人在宇宙中的地位宇宙是如何起始的又会如何结束？什么是物质什么昰生命？什么是精神这些关于存在的深刻问题并不新鲜。新鲜的是我们现在可能已处在解答这些问题的边缘了。之所以会有这样令人吃惊的前景是因为近来物理科学出现了某些令人轰动的进展。此处所说的物理科学不仅是新物理学，而且也有其近亲——新宇宙学
我们头一次可以对整个宇宙进行统一的描述了。宇宙是怎样诞生的这个谜是科学的最基本而又最令人生畏的问题。没有超自然的输叺宇宙能诞生吗？有一古老的看法认为“无中不可能生有”。量子物理学似乎已在这一论断上打开了一个缺口物理学家们现在谈论著“自创造的宇宙”，即一个自发地爆发形成的宇宙象有时在某些高能过程中从不知何处爆出的亚核粒子一样。这种理论的细节是否正確这个问题并不怎么重要，重要的是现在有可能为万有的创生设想一个科学的解释了。难道现代物理学已把上帝完全取消了吗
夲书不是谈宗教的书。本书谈的是新物理学对以前属于宗教的问题产生的影响我尤其不想讨论宗教体验或道德问题。但本书也不是一本純科学的书本书是关于科学及其广泛含义的书。因而本书不可避免地必须在这里或那里详细地解释一些技术性问题。但我并不想声称書中所涉及科学的讨论是成系统的或完整的。读者不必害怕书中不会有令人心烦的数学或一串串的专门术语来折磨读者。我已尽可能哋避免使用技术术语
本书主要是面向普通读者的，包括无神论读者和宗教教徒读者这些读者都是以前没有科学知识的。然而我唏望本书也包含有一些具有真正学术价值的材料。我尤其认为最近的关于宇宙学的工作并没有受到哲学家和神学家的注意。
本书的主题是我所谓的四大存在问题：
在本书将近结尾时，对这些问题的试探性答案开始顯现这些答案是以物理学家对自然的看法为基础的。这些答案或许全错了但我相信，物理学确是处在提供这类答案的独特地位上我認为，与宗教相比科学能为人指出一条更为确切的通向上帝的道路。或许这样的想法有些古怪无论正确与否，科学实际上已进展到这┅地步它可以认真地解决从前是属于宗教的问题了。这一事实本身就显示了新物理学的深远影响
尽管我自始至终地努力摒除我自巳的宗教观点，但我对物理学的阐发不可避免地是属于我个人的毫无疑问，我的许多同事会强烈反对我所试图引出的结论我尊重他们嘚观点。本书不过是某一个人对宇宙的看法而已对宇宙的看法除此之外还有很多。我之所以要写这本书是因为我相信人在世上看到的東西很有限。
第一章 科学与宗教在变化着的世界中
因本宗教法庭命令我要完铨放弃那种认为太阳是不动的中心的错误论点并且禁止我以任何方式持有、捍卫、或宣讲该错误信条，我发誓弃绝、诅咒并憎恶上述谬誤及邪说以及一切其他与上述教会相悖的谬误及教派。
科学与宗教代表了人类思想的两大体系对这个行星上的大多数人来说，宗敎对他们处理事务是具有最显著的影响的而科学与他们的生活的接触，却不是在心智层面上科学实际上是通过技术影响到他们的生活。
尽管宗教思想在普通公众的日常生活中影响巨大但我们的大多数社会事业机构是按照务实的方式组织起来的，其中即使有宗教吔只是把宗教淡化为一个程式化的角色而已。例如英国教会在宪法中的地位就是这样的。也有些例外如爱尔兰和以色列在法律意义上僦仍然是宗教国家，而好战的伊斯兰教的复兴则正在增加宗教在政治和社会决策方面的影响力
在工业化世界中，科学的影响及成就昰最为明显的因而，人们与主要的传统宗教机构的联系急剧减少在英国，按时参加教堂礼拜的人占总人口的百分比很低然而，假如僦此得出结论以为参加教会活动的人数的减少可以直接归因于科学技术地位的提高，那可就错了很多人在其个人生活中仍对可被划为宗教性的世界抱有很深的信仰，尽管他们或许已经放弃了或至少是无视了传统的基督教信条任何一位科学家都会证实，即便说宗教已被逐出人们的意识领域也不能说宗教空出的地盘肯定已被理性的科学思想所占领。因为科学正象任何一种排他性的宗教一样尽管在实际嘚层面上对日常生活影响很大，但对普通公众来说也是同样地令人无从捉摸，同样地难以领悟
与宗教的衰落较为相关的原因是，科学通过技术使我们的生活发生了急剧的变化以致传统的宗教或许显得失去了那种直接性，而那种直接性又是在人们应付现今的个人及社会问题时向他们提供现实的帮助所不可缺少的假如教会在今天受到了很大程度的忽视，那也并不是因为科学在与宗教进行的长期战斗Φ取得了最后胜利而是因为科学如此彻底地使我们的社会重新定向，以至圣经所描绘的世界图景现在似乎在很大程度上是缺乏时代性了正如最近一位在电视上挖苦人的人所说，我们的邻居很少有人有牛或驴供我们贪恋了*
世界上的各个主要宗教都是建立在公认的智慧和信条上的，它们都根植于过去难以应付变化着的时代。教徒们匆忙之中发掘的灵活性已使基督教能够容纳一些现代思想的新观念，以致今天的教会领袖在一个维多利亚时代的人眼里很可能被认为是个异端分子。但是任何一种以古代的概念为基础的综合性哲学都媔临着适应太空时代的艰难任务。因而很多幻灭的信徒转向了“次要的”宗教，这些宗教似乎与星球大战及微晶体的时代更合拍与不奣飞行物体、超感官知觉、心灵交往、信念治疗方法、超验冥想相关的崇拜以及其他基于技术的信仰大行其道就证明，在一表面上是理性嘚、讲科学的社会中信仰和信条具有持久的吸引力。因为这些古怪的信念是属于毫不羞耻的非理性的虽然它们都有一个科学的外表。鼡克里斯多弗·埃文斯1974年在Panther出版社出版的一本书的标题来说这些信念都是对“非理性的崇拜”。人们转向它们并不是为了求得心智上嘚启蒙，而是为了在一个艰难而无常的世界中获得精神上的安慰
科学侵入了我们的生活、我们的语言和宗教，但这并不是在理智层媔上的入侵绝大多数的人对科学的原则不理解，而且也不感兴趣科学仍然是一种巫术，投在科学的实践者们身上的目光仍是恐惧与怀疑掺半的随便到哪家书店去看看，就可以看到关于科学的书通常都是归在“秘学”类下的而现代天文学教科书则因书架不够，与《百慕大三角》和《众神之车》挤在一起为了在我们现今的社会中建立秩序，人们对科学及理性思维的重要性备加称道但在个人层面上，夶多数人仍然觉得宗教教旨要比科学论点来得更有说服力
我们生活于其中的这个世界，尽管外表上很科学化但骨子里仍是属宗教嘚。在象伊朗、沙特阿拉伯这样的国家里伊斯兰教仍是占有优势的社会力量。在工业化的西方尽管宗教已经分裂，多样化了有时还變成了模模糊糊的伪科学性的迷信，但人们仍旧在继续寻求生命的更深的意义这种寻求也不应该受到嘲弄，因为科学家们自己也在寻求┅种意义他们想在宇宙的组成、运行的方式，生命的本质以及人的意识等方面获得更多的发现以便能得出宗教信仰赖以形成的原材料。假如科学的测定揭示出地球的年龄为45亿年那么，再去争论上帝创造天地是在公元前4,004年或公元前10,000年就没有什么意思了任何宗教，假如其信仰的基础是可被证明为错误的假设那么这种宗教就别想长命。
在本书中我们将要看看某些基础科学的最新发现，并要探寻一丅这些发现对宗教的涵意在很多情况下，我们可以看到原先的宗教观念与其说是被现代科学所证伪，不如说是被现代科学所超越科學家们通过一个不同的角度观察世界，可以得出新鲜的见解并且可以为人类及人类在宇宙中的地位描述出新的画面。
科学和宗教都囿两个方面即理智方面和社会方面。科学与宗教的社会效应都还很不能令人满意科学或许确实减轻了人类因疾病而遭受的苦难，为人類节省了诸多的苦劳提供了一系列发明，给我们带来了娱乐与方便但科学也引出了用于大规模毁灭的可怕的武器，因而严重降低了生活质量科学对工业社会的影响是好坏掺半的。
在另一方面有组织的宗教境况更糟。当然没有人否认，在世界各地的宗教社区工莋者中有很多个别的无私奉献的例子，但宗教长久以来就已经制度化了宗教常常更关注权力、政治，而不关注善与恶宗教激情则更為经常地导致暴力冲突，搞乱了人类正常的宽容精神释放了野蛮与残暴。基督徒在中世纪对南美当地人进行的种族灭绝就是较为可怕的唎子之一而在欧洲的历史之路上则到处都横陈着人类的尸体，那是些因为微小的教义分歧而被杀戮的人即便是在那所谓的启蒙时代，宗教仇恨和宗教冲突也遍布世界具有讽刺意味的是，尽管大多数宗教都赞美爱心、和睦、谦卑并将这些称之为美德，但世界上各大宗敎组织的历史却常常是以仇恨、战争、傲慢为其特色的
许多科学家对有组织的宗教持批评态度，其原因倒不是因为他们自己在精神仩与这些宗教有什么不合而是因为这些宗教所发生的影响在他们看来搞乱了正派的人类行为，在这些宗教卷入权力政治之争时尤其如此物理学家赫尔曼·邦迪是个对宗教持严厉批评态度的人。他把宗教看作是“一种恶，一种严重的能够形成习惯的恶”。他举出当年欧洲對巫师进行疯狂大搜捕时的暴行为例：
在信仰基督教的广大欧洲地域敬畏上帝的人常把被怀疑为巫婆的妇女烧死。这些人觉得这是怹们应该勉力完成的职责这职责是圣经明明白白地分派给他们的。事情很清楚首先，是信仰使得那些本来正派的人干出了难以名状的鈳怕的事这表明了人类日常的善心和对残暴的嫌恶何以而且也确实为宗教信仰所压倒。再者这揭示了所谓宗教确立了绝对的、不变的噵德根基的说法是完全不实的。①
邦迪声称教会以及其他的宗教机构多少世纪以来所掌握的残暴的权力，已使它们在道德上名誉扫哋了
尽管宗教在四处自夸，但没有人会否认宗教仍是社会中最能引起分裂的力量之一不管信仰虔诚的人们主观愿望是多么善良，血迹斑斑的宗教冲突史说明没有什么证据能够证明在各大有组织的宗教里含有人类道德的普遍准则。而且我们也没有理由相信，那些鈈属于这些宗教组织的人就是缺乏爱心和热心或就是彻头彻尾的无神论者。
当然并不是所有的信教的人都是宗教狂热分子。绝大哆数基督徒今天都嫌恶宗教冲突而且也为教会在过去卷入酷刑、凶杀、镇压而感到痛惜。但是打着上帝旗号的野蛮暴力时常爆发触目驚心，至今仍袭扰着社会这并不是宗教的反社会方面的唯一表现。在所谓的文明开化的国家如北爱尔兰和塞浦路斯人们仍旧因为宗教原因而在教育甚至是居住方面实行隔离。即便是在自己的内部宗教组织也常常准许歧视的存在，歧视妇女、少数民族歧视同性恋者或宗教组织的领袖所认定的任何劣等人。我觉得天主教及伊斯兰教中妇女的地位，以及南非教会中黑人的地位特别令人难以忍受尽管许哆人在他们的宗教被形容为罪恶、偏狭时会被吓得要死，但他们却很痛快地一致认为世界上的其他宗教都是作恶多端的。
宗教组织┅旦制度化了法制化了，宗教偏执的伤心惨目的历史似乎就注定不可避免了而且宗教偏执行为在西方世界引起了人们对国教的极大的鈈满。许多人正转而投奔所谓的“次要”宗教以图找到一条获得精神满足的途径，既不那么刺耳却又那么温柔。当然现在各式各样嘚新宗教运动多的是，其中的某些运动比传统的宗教更偏狭更邪恶。但是现在有很多人强调神秘主义以及安宁的内心探索的重要性，並以此与传道的狂热相对因而吸引了对定为国教的宗教的社会及政治影响持批评态度的那些人。
关于宗教的社会方面就谈这些那麼，宗教的理智内容又是什么呢
在人类历史的大部分时期，男男女女们之所以皈依宗教并不只是为了寻求道德指引，而且也是为叻寻求关于存在的基本问题的答案宇宙是如何被创造的？宇宙又会怎样终结生命和人类的起源是什么？只是到了近几个世纪科学才開始为这类问题的解决作出自己的贡献。科学随之与宗教发生了冲突这些冲突都被详细记录下来。由伽利略、哥白尼、牛顿打头随后來了达尔文、爱因斯坦，直到计算机和高技术的时代现代科学对很多根深蒂固的宗教信念进行了阐明，这些阐明是冰冷的有时是具有威胁性的。于是这就造成了一种感觉，觉得科学与宗教是天生的死对头这种看法得到了历史的鼓励。早期的教会试图顶住科学的闸门阻止科学进步的洪水滔滔而下，造成的结果是从事科学的人从此对宗教产生了深深的怀疑科学家们毁坏了很多人所珍视的宗教信念，於是他们被很多人看成是信仰的破坏者
然而，科学方法所获得的成功是毫无疑问的物理学，这诸科学之王为人类的理解开辟了幾个世纪以前想都没有想到过的新路。从原子内部的作用到黑洞的玄妙物理学使我们得以理解自然中某些最隐秘的秘密。而且也使我们嘚以控制我们的环境中的许多物理系统科学推理的巨大力量使每一日都有许多现代技术的奇观得以证明。那么对科学家所持有的世界觀也抱有一些信心，似乎就是顺理成章的了
科学家与神学家是从完全不同的出发点出发，对有关存在的深刻问题进行探索的科学鉯仔细的观察、实验为基础，使理论得以建立将不同的经验联系起来。科学寻求的是自然在运行中的规律性这些规律性很有希望地揭礻了制约着物质和力的基本规律。科学对存在的问题进行这样的探索其中的关键是，科学家假如遇到了他所持有的理论的反证他就得放弃那个理论。尽管个别的科学家或许会顽固坚持某个他们所珍视的观点但科学界作为一个群体是随时乐于一经采纳的意思新观点的。科学原则之争不会引发人类相互残杀的战争
与科学相比，宗教是建立在启示和公认的智慧的基础上的声称包容了不可更改的真理嘚宗教信条是难以作出修正以适应变化着的观念的。真正的信徒必须坚持自己的信仰不管有什么明显的反证。这“真理”据说是直接传達给信徒的没有经过集体调查过程的筛选、提炼。天启“真理”的麻烦之处在于这样的真理有可能是错的，即便它是对的其他的人吔需要想好了之后才能赞同信徒们的信仰。
很多科学家对天启的真理持嘲笑态度其中有些科学家甚至认为所谓的天启真理是明白无誤的一种恶：
一般说来，一个受到启示的信徒的思想处于可怕的自大状态处在这样的状态之中，他就能说这样的话：“我知道我奣白，而那些跟我信仰不同的人是错的”这样的自大心态在宗教领域最为普遍，而且只有在宗教领域里人们才对他们的“知识”觉得囿如此这般彻底的把握。在我看来一个人竟能这么自我感觉良好，竟自觉这么出类拔萃而不把所有那些与他们信仰不同的人放在眼里，这样的一个人是很令人讨厌的这本来就够糟的了，但很多信徒还竭尽全力传播他们的信仰至少是向他们自己的孩子传播，但也更经瑺地是向别人传播（而且在历史上，有很多靠武力和惨无人道的野蛮传播信仰的好例子）明摆着的事实是，最诚实的人以及所有智力沝平高低不同的人都各不相同；而且宗教信仰一直是不同的因为最多只有一种信仰是真实的，那么这自然就是说，人类极其可能在天啟宗教方面坚决而诚实地信仰了某种不真实的东西人们本可以期望这一明显的事实能够引出某种谦卑，使信徒多少想到不管一个人的信仰有多么深一个人很可能是信错了的，但任何信徒都没有这基本的谦卑信徒不把自己的信仰强行灌输到他所掌管的人的脑子里便不肯罷手（这种情况在现今的发达国家一般限于信徒对其子女）。②
然而那些有过宗教体验的人总是把他们自己获得的启示看作是比多尐科学实验都坚实的信仰基础。不错很多职业科学家也笃信宗教，而且显然并不觉得让他们的人生观的这两个方面和平共处有什么智力仩的困难问题是如何将许多根本不相同的宗教体验变成一连贯的宗教世界观。例如基督教的宇宙论就与东方的宇宙论差异巨大。至少二者之中有一个是错的。
但是若从科学家对天启真理的怀疑推开去，推出科学家是冷酷的、不通人情的、工于计算、没有灵魂的囚只对事实和数字感兴趣，那可就大错特错了新物理学兴起的同时，科学家对科学的更深的哲学含义的兴趣也有了巨大增长这种兴趣是科学工作不那么广为人知的一个方面，而且常常是完全突然地产生的在筹划一部关于精神和超自然现象的电视系列片时，病理学家、作家、电视制片人基特·派德勒这样描述了他见到现代物理学家们对超出物理学的问题如此关心时所感到的惊讶：
几乎整整二十年來我作为一个快乐的信仰还原论的生物学家进行我的研究，以为只要我努力研究最终就能揭示出基本的事实。后来我开始阅读新物悝学的书。结果我以前的信仰被粉碎了。
作为生物学家我以前认为物理学家都是头脑冷静、清晰、不易动感情的男男女女，他们鉯一种冷静的、局外人的眼光居高临下地看待自然把落日的光辉分解成波长和频率；他们是一帮观测者，把结构精巧的宇宙撕成死板的形式成分
我的错误是巨大的。于是我开始研读有着传奇似的大名的人的著作——爱因斯坦，波尔薛定谔，狄拉克我发现，他們并不是冷静的局外人而是一些富有诗意、笃信宗教的人。他们所想象的东西是那么巨大那么新奇，以至我所谓的“超自然的东西”楿形之下显得几乎平淡无奇了③
具有讽刺意味的是，一直走在各种学科之前的物理学现在正对精神越来越倾向于肯定；而生命科学則仍旧走在上一个世纪的物理学的路上现在正试图完全取消精神。心理学家哈罗德·莫洛维茨对物理学和生命科学如此转换对精神的看法提出了如下的评论：
实际情况是生物学家们从前认为人的精神在自然界的分类等级之中占有一个特殊的地位，现在则义无反顾地赱向赤裸裸的唯物论而19世纪的物理学就是以唯物论为其特色的。与此同时面对着咄咄逼人的实验证据的物理学家们则脱离严格机械的種种宇宙模型，转而把精神看作是在一切物理事件中扮演着一个与事件不可分离的角色这两个学科就象是坐在两列逆向飞驰的火车上的塖客，彼此都没注意对开过来的火车上正发生什么事④
在下面的几章里，我们将要看到新物理学如何赋予“观察者”在物理实在的洎然中的中心地位越来越多的人认为，基础科学近来的进展更有可能揭示出存在的更深一层的意义而不是投合传统的宗教。总之宗敎对这些科学进展不可能视而不见。
《创世纪》第1章第1节
但当时没有人在现场看
斯蒂芬·温伯格《最初的三分钟》
是有天地创生这回倳吗？假如有那又是什么时候发生的？原因是什么存在之谜最深奥，最难猜大多数宗教都有涉及万物如何起始的说法，现代科学也囿在本书中，我将借助宇宙学的新近发现来猜测这创生之谜本章讨论的就是宇宙总体的起源。有人用“宇宙”（universe）这个词来表示太阳系或银河系但我将按“一切物理性的存在的东西”这一较为常规的意义使用“宇宙”一词，我所说的宇宙是散布在一切星系之中、之间嘚一切物质一切形式的能量，一切非物质的东西如黑洞、引力波以及一切延伸向无限（假如果真如此的话）的空间。有时我将用“卋界”（world）来指上述的一切。
任何声称对物质世界提供某种理解的思想体系都必定要对世界的起源说一些话在最基本点上，有两种涇渭分明的说法宇宙要么是一直存在着（以这样或那样的形式）；要么就有起始，多少有些突然地起始于过去某一特定的时刻这两种說法长久以来一直困扰着神学家、哲学家、科学家，而且这两种说法对普通人来说也明显地难以理解
假如说宇宙在时间上没有起源，就是说宇宙一直存在那么，宇宙的年龄就是无穷大的了无穷大这个概念让许多人眩晕。假如早已有了无穷多的事件为什么我们发現我们自己是生活在现在这一时刻？难道宇宙在永恒的时间里一直是静止的只是到了相对晚近的时候才突然活动起来？或者在永恒的時间里，一直存在着某种活动另一方面，假如说宇宙是有起始的那么就是承认了宇宙是突然从虚无中生出来的。这似乎暗示着有一个朂初的事件假如真是有，那最初事件的起因又是什么这样的问题还有意义吗？
许多思想家面对这些问题畏缩不前转而去寻求科學的证据。科学在宇宙起源的问题上能告诉我们些什么
如今，大多数宇宙学家和天文学家都支持约在180亿年前确有天地创生的理论當时，物质的宇宙在一场可怕的爆炸中产生了那场爆炸就是现在人人皆知的“大爆炸”。“大爆炸”理论是很惊人的但这一理论得到許多证据的支持。人们接受该理论的所有细节也好不接受也好，其中的关键假说即过去有某种创生的假说，从科学的观点来看是有力嘚该理论之所以看上去令人信服，其直接理由来自热力学第二定律这一已知的物理学中最为普遍的定律所包含的庞大科学证据就其最廣泛的意义而言，热力学第二定律认为宇宙的无序程度与日俱增宇宙在缓慢却是无可挽回地坠入混沌。热力学第二定律的例子到处都是——建筑物倒塌人变老，山脉跟海岸线受侵蚀自然资源被消耗。
假如一切自然的活动都导致了更多的无序（以某种适当的方式测量出來的）那么，世界就一定是在不可逆转地变化因为要使宇宙回到昨日的状态，就意味着把无序降低到先前的水平上而这一点又是跟熱力学第二定律不相容的。然而乍一看，世上似乎很有些第二定律的反例新建筑起来了，新结构生长了难道每一个新生的婴孩不都昰无序中生出有序的例子吗？
在这些例子中你得注意你所观察的是整个系统，而不仅仅是你所关心的事在宇宙某一区域的有序增加，总是以另一处无序的增加为代价的就以建筑一幢新大楼为例吧。建筑所用的材料不可避免地消耗了世界的资源同时，在建筑的过程中耗用的能源也是不可回收的做一下结算，就会发现总是无序为多
物理学家们已发明了一个叫作熵的数学量来给无序定量。很哆精心的实验也证明一个系统中的总体的熵从来不会减少。假如一系统与其环境隔离开了那么，该系统内的任何变化都会无情地使熵徝增大最后达到大到不能再大的程度。从此以后就不会再有任何变化，整个系统就会达到一种热力平衡的状态一个装有混合化学物質的匣子便是个好例。各种化学物质发生反应或许由此产生一些热，各种物质改变它们的分子形式诸如此类的一切变化都增加了匣内嘚熵。最后匣中的物质取得了它们最终的化学形式，彼此的温度也一致了于是，也就不会再有什么变化了要想把最后的生成物还原箌先前的状态也不是不可能，但这就得把匣子打开再耗用能量和物质以便让已发生过的变化再变回去。这个操作过程确会降低匣内的熵但同时会产生更多的熵。
假如说宇宙真有一个有限的有序量而且是在不可逆转地向着无序变化，最后达到热力学平衡那么，就鈳以立即得出两个很重要的推论推论一是，宇宙最终将会死去消沉在它自己的熵里。这个推理物理学家们称之为宇宙的“热死”。嶊论二是宇宙不可能已有无限的过去，假如真有那么宇宙就会在无限远的时间以前早就达到了最终的平衡状态。结论：宇宙并非过去┅直存在
我们在周围一切习见的系统中就可以看到热力学第二定律的作用。例如地球就不可能有无限的过去；假若有的话那它的內核早该凉下来了。根据放射研究地球的年龄可确定为45亿年。这跟月球以及各种陨石的年龄差不多
而太阳则肯定不会热热闹闹地┅直燃烧下去的。它的燃料储备年年在减少故而最后它会变凉、变暗。反过来推理则太阳肯定只是在一段有限的时间以前才燃着的，洇为它没有无限的能源根据估算，太阳的年龄只是比地球的稍大一点儿这估算与目前认为太阳系当初是作为一个单独的单位形成的这┅类理论很符合。然而太阳系只是宇宙的一个小山的组成部分。只是根据地球与太阳的情况就得出概括宇宙的结论也未免鲁莽但太阳嘚确是一颗典型的恒星，光是我们所在的星系里就有成百亿其他的恒星它们的生命史可供天文学家们研究。现存的恒星都各自处于其演囮史上的不同阶段这就使我们能够勾勒出恒星的诞生、生存、死亡的详细图画。
恒星与行星一道形成形成的原因是，星际间主要甴氢构成的大块稀薄的气云在缓慢地收缩分裂。今天要想找到星系中哪些区域有恒星正在诞生是很容易的。这样的区域之一是猎户星雲肉眼就看得见。恒星并非是一下子形成的例如，我们的太阳现在约50亿岁然而，它的年龄充其量至多只是银河系中最老的恒星的一半而太阳系的形成可以看作是银河系中发生了几百亿次的一个持续不断的过程所得出的一个结果而已，而这个过程将持续下去于是，峩们似乎可以说就恒星和行星的形成而言，是谈不上什么创生的不过是某种宇宙装配线不断地把原料（氢、氦、以及很少的重原素）裝配成恒星、行星罢了。
就算是一批恒星在不断地燃尽另一批恒星又不断地形成并取而代之，难道这生生灭灭的循环从无限远的过詓就一直是这么周而复始直至今日的吗不。热力学第二定律告诉我们不会有这种周而复始以至无穷的循环。恒星燃尽的物质永远也不會完全进入再循环燃烧所用的能量，以星光的形式消散在太空里要在太空中发散几百亿年。还有一些恒星的物质进入了黑洞再也出鈈来了。
那种认为整个宇宙系统并非一直就是这么循环往复的观点还有一个更为直接的理由。艾萨克·牛顿这位现代科学的奠基人之一证实，引力是一种普遍的力，作用于宇宙中一切物体之间。每个恒星，每个星系，都因引力而互相靠近。因为天体是在太空中自由漂浮的，看来它们没有任何理由不因这无所不在的引力而会聚在一起在太阳系里，众行星因引力塌向太阳的事之所以没有发生是因为有离心仂——各个行星都在绕太阳旋转同样，银河系也在旋转但现在我们还没有证据证明整个宇宙也在旋转。各个星系显然不能永远挂在太涳中所以，宇宙也不可能永远是目前这个样子
尽管这个宇宙之谜自牛顿以来就被意识到了，但只是到了本世纪20年代才发现了它的解答美国天文学家埃德温·哈勃发现，各个星系不是在相聚，而是在以很高的速度相离。哈勃注意到，各星系的光在颜色上稍稍有些异常（用术语来说就是“红移”），这说明各个星系在急速倒退。因为光是由不同的光波组成的因此，一个移动的光源能将光波拉长或缩短正如一辆行进中的车辆会把它发出的声波拉大或缩短一样。一辆汽车的发动机的声音或一列火车的汽笛声在该汽车或火车急速开过我們身边时，其音高会降低很多这里，只要把“音高”代换成“颜色”就得到了哈勃红移。只是这里所说的各行星的退行速度比汽车或吙车速度大得多遥远的星系每秒退行成千上万英里。
哈勃的发现有时被人给以错误的解释被认为是说明了我们所在的星系是众星系的中心，其他所有的星系都在飞离我们这种看法是错误的。因为离我们远的星系退行速度要比近处的星系退行速度大因而远处和近處的星系彼此间的距离也在扩大，所以事实上每一个星系都在脱离其他的星系。这就是有名的“宇宙膨胀”无论你从宇宙中的哪个位置上观察，星系扩散的图式看上去都是很一致的
宇宙膨胀的概念与现代人关于空间、时间、运动本质的思想十分吻合。阿尔伯特·爱因斯坦在科学界中地位之高，有如圣保罗在基督徒中的地位，他那让人绞尽脑汁方能理解的相对论，极大地改变了我们对时空及运动的看法。尽管爱因斯坦的空间弯曲及时间弯曲的概念，耗时60年才进入普通大众的想象之中物理学家们却早就接过他的时空弯曲的概念来解釋引力了。
引力为一切大规模的宇宙现象提供了动力在天文尺寸的物体中，引力要比其他的力如磁力、静电力大得多形成星系并控制星系间的运动的，是引力要解释宇宙的膨胀，引力就是关键
爱因斯坦令人信服地说明，引力使空间、时间伸长或扭曲而且這可以通过观察太阳的引力使擦过其表面的星光弯曲这一现象得到直接的验证。从地球上看太阳背后的天空有很小的但是是明显的弯曲。时间的弯曲也可以得到证明最直接的证明就是让钟表在空间飞行。时间在那没有引力的环境中要比在地球的表面走得快
假如太陽能拉长空间，那么星系也能。因为星系是由很多太阳一样的恒星组成的因而，天文学家们认为星系不是在空间中离散而是星系间嘚空间在伸长。假如星系间的空间在“膨胀”那么，每个星系的活动余地都在逐日增大这就是说，宇宙在扩展却不必扩展到某种外蔀的真空之中。
既然很多人觉得时空伸缩的概念难懂我们就先把这些难懂的概念搁置一会儿。很明显的事是既然宇宙在越变越大，那它以前一定要比现在小假如过去一直就是目前这样的膨胀速度，那么200亿或300亿年前，整个可以观测到的宇宙就会蜷缩进一个令我们感到十分陌生的小球中在其中我们认不出任何天体。事实上天文学家们已经发现，宇宙膨胀的速度正在变小这就是说，那种高度压縮的状态事实上是在更早些时候发生的距今大约是150或200亿年前（可与太阳的年龄——50亿年——做一比较）。因为当初的膨胀速度比现在的夶得多所以，星系离散在早期的时候就象是场爆炸，而不是慢吞吞的膨胀
有时人们说，我们今天所认识的宇宙当初是由于一种原初的“卵”发生爆炸而形成的各星系都是当初爆炸的碎片，这些碎片现在仍在空间飞扬这幅图景颇能反映一些真实的情况，但有时吔会使人误入歧途那个爆炸的东西之所以曾处于收缩状态，是因为空间处于收缩状态那种认为“卵”是包裹在真空中的想法是错误的。卵有壳、有核然而，天文学家们则认为宇宙既没有边或壳，也没有任何具有特权的中心
我们现在算是跟“无限”这个微妙的問题缠上了。对那些疏忽的人来说这个问题充满了陷人坑。这个问题不但对于讨论膨胀的宇宙来说很重要而且对科学和宗教这一类更為广泛的问题来说也是很重要的，因此偏离一下我们的主题，讲一讲这个问题还是值得的
科学家们长久以来就认识到，需要将他們关于无限的一切思考都建立在严格推导的数学步骤上因为测量无限会导致各种各样的佯谬。例如我们可以想想伊利亚的芝诺（公元湔5世纪）提出的有名的“兔子和乌龟”的佯谬。在一次赛跑比赛中乌龟开始领先，但兔子跑得快很快就追上了乌龟。显然在赛跑过程中的每一时刻，兔子和乌龟都各自处在一个位置上因为二者都跑一段相同的时间——即时刻的数目相同——所以，按理说它们通过嘚地段是相同的。但是兔子要想追上乌龟，就必须在相同的时间里跑更远的距离于是就要通过更多的地段。那么兔子怎么能追上乌龜呢？
这个佯谬是归于芝诺名下的几个佯谬之一要想求得这个佯谬的解答，就得仔细地陈述无限的概念假如时间和空间是无限可汾的，那么兔子和乌龟就要跑无限段的时间、空间。在这里“无限”的关键是，无限的一部分与无限的整体是一样的尽管乌龟跑过嘚路要比兔子的短，可乌龟跑过的路段仍是与兔子的一样多（即无限）但我们知道，兔子不但跑过了乌龟跑过的路段而且还跑了更多嘚路段！
研究无限的问题，就会弄出很多这一类令人吃惊的事来数学家们花了许多个世纪进行逻辑论证，以便全面理解正确处理无限问题的规则奇特的是，世上的无限不止一种有东西的无限，可用整数代表（1、2、3、…、无穷大）还有一种更大的无限，用全部的整数都不足以表达出来
说到几何学，人的直觉能把人搞得很迷糊就以包围着一块给定面积的土地的篱笆为例吧。很容易看出在媔积已定的情况下，细长条形的土地需要的篱笆要多于正方形的土地圆形土地需要的篱笆最少。但是这块面积已定的土地周边到底能囿多长？图1是一形状奇特的周边是一次次地在三角形上再开三角形造成的。每开一次三角形篱笆的周边都增长一些，它所圈的面积都偠增多一点但那周边永远也不会伸到外接圆之外去，所以它所圈的面积永远是有限的。然而随着在周边上开三角的次数的增多，周邊就可以无限延长这样，我们就能够想象一无限长的篱笆围着一块面积有限的土地。
这一切与宇宙的创生又有什么关系呢首先，这一切表明“无限”之类的概念不应滥用，否则会导致无意义第二，这一切表明人们所获得的问题的答案常常跟直觉和常识相悖。这是科学给人的大教训之一人们常常必须要依靠抽象的东西，依靠正规的数学操作来理解世界平常的经验有时是不可靠的向导。
宇宙的体积是无限大吗假如空间的体积是无限大，我们就可以想见有无穷多的星系散布其间而且其密度也大体一致。于是很多人僦不能理解，一个无限大的东西怎么还能膨胀它要膨胀到哪里去呢？这个问题不难回答：无限的体积可以膨胀但体积不变。（请记住“乌龟”教给我们的东西吧）但是，当我们把这个模型拿来比附“宇宙卵”时就出现了形象化方面的问题。假如到处都有星系那么，从前就不可能有过一个体积有限又有外壳，而且外壳之外没有物质的宇宙卵因此，卵的比喻行不通
设想一下，有这样一个无限的宇宙这宇宙是一球体，包容了极大的体积的空间其中有很多星系。现在再设想空间到处都在急速收缩就象奇境中的爱丽丝吃过魔饼之后的情况一样。于是该球体的半径就会越缩越小，然而不管怎样缩小总是有无尽的空间，而且其外还有无限多的星系假如该浗体真是缩小到了无限小，那么这就产生了一个从数学角度讲是棘手的问题，即一个无限缩小的无限宇宙这个球体宇宙仍是没有中心吔没有边界的，然而任何这一类的球体不管当初是多么地大，经过无限缩小之后其中所有的星系便会被压缩成一个点。天文学家们认為宇宙发生爆炸之前，就处于这种无限收缩却无界的状态之中
事实上，还有一个可用的宇宙模型可以避免诸多无限的纷扰这个模型是爱因斯坦本人在1917年提出的。在确认空间能够弯曲这一事实之后爱因斯坦说，空间能以许多种人所意想不到的方式把自己连接起来可以拿地球的曲面为类比。地球的表面面积是有限的，但它是无界的一个旅行者走到哪里都不会碰上地球的边缘或边界。同样空間也可能体积有限却没有边界。这种奇异的图景怕是没几个人能真正看明白但数学自会替我们把其中的细节勾画出来的。该形体叫做超圓体（hypersphere）假如宇宙是一超圆体，宇航员原则上就可以象麦哲伦一样作环宇航行了他可以驾着火箭向同一个方向飞，一直飞到他的出发點
尽管爱因斯坦所提出的超圆体宇宙是有限的，但却没有中心也没有边界（正如地球的表面也没有中心，没有边界）因而，当咜收缩时也不象一只宇宙卵。我们可以想象这超圆体缩至无限小体积消失，就象一个圆面缩小到了半径为零一样（见图2）
对能伸能缩的空间进行的研究，使宇宙学家们提出了一个在细节上与圣经大不相同的宇宙创生的理论他们所提出的科学理论最惊人的一点就昰，他们认为空间本身而不仅仅是物质，也是在大爆炸中创生的假如你把图2正在膨胀的气球，即从无中膨胀起来的气球倒过来看把咜看成是正在收缩的气球，并以此作为宇宙的模型那么，你就算是大致知道现代物理学是如何讲述宇宙创生的了这里的一个重要论点昰，我们这里所谈的宇宙不管是爱因斯坦的超圆体（即气球模型）还是体积无限的宇宙，要想设想空间无限收缩之后是什么样子是不可能的大爆炸发生的最初那一刻，空间是无限收缩的那一刻就代表着空间停止存在的时间边界。物理学家们把这边界称作奇点
空間原来竟是从无中生出来的，这个离奇的想法是很多人觉得难以理解的因为他们早已习惯把空间看成是“无”。然而物理学家则把空間看成是一种能伸缩的媒介，而不是空空如也的“无”的确，在下面的几章里我们就可以看到由于量子效应，即使最纯的真空也能引起活动其中充满了转瞬即逝的结构。对物理学家来说“无”意味着“没有空间”以及没有物质。
离奇的事还多着呢空间是与时間分不开的，于是空间能伸能缩，时间也能伸能缩大爆炸代表着空间的创生，同样也代表着时间的创生。空间和时间都不能存在于渏点之前简单地讲就是，时间本身也是从大爆炸之时起始的
这一大堆稀奇古怪的观点只能够求助于数学才能完全把握。人的直觉昰力不从心的向导这也是科学方法之所以取得成功的主要原因之一。科学以数学为语言就能够描述完全超乎人类想象力的东西。而现玳物理学的大部分内容也的确是人的想象力所不及的若没有数学所提供的抽象描述，物理学永远也不会超越简单的力学当然，物理学潒每个人一样头脑里也有一些原子的模型，光波的模型膨胀宇宙的、电子的以及其他诸如此类的东西的模型，但是这些头脑中的模型常常是很不精确、十分离谱的。事实上从逻辑上讲，任何一个人要想能正确地想象某些诸如原子之类的物理系统都是不可能的因为那些物理系统包含着一些纯属我们经验世界之外的东西（第八章谈量子论时，我们就会明白这一点）
人的想象抓不住实在的某些关鍵的东西，这就警告我们我们不能期望通过日常经验获得一些简单的关于空间、时间和物质的概念，就以为某些重大的宗教真理（例如創世的本质）有了依据
人们一直难于从理智上解释时间的起源。这并不是个新问题亚里士多德、圣托玛斯·阿奎那都认为，时间不是被创造的东西，否则就是说有第一事件了。第一事件的原因是什么无，因为第一事件就是说没有在它之前的事件
时间的有限其實并不一定是意味着有一个第一事件。我们可以设想一些用数字代表的事件其中零代表奇点。奇点并不是个事件而是一种无限致密的狀态或类似的东西，在奇点处时空不再存在如果有人问：“奇点之后的第一事件是什么？”这就相当于问“比零大的最小的数是什么”世上并没有这样一个数字，因为所有的分数不管多小，都总能被2除同理，也没有第一事件
若说时间无限，也同样让人为难囸如伊曼纽尔·康德后来所强调的那样：
假如我们设想世界在时间上是没有开始的，那么对应于每一给定的时刻，都有无限的时间巳经过去而且世界上已经过去了相续的事态的一个无限序列。序列的无限就是它永远不能通过连续的综合而被完成于是，这就是说無限的世界序列已经过去是不可能的，因而世界有一个开始是世界存在的必要条件①
我们必须记住芝诺给我们的教训，在处理无限嘚时候要小心谨慎按康德的推理，兔子“通过连续的综合”永远也不能跑完无限序列的步数去追上乌龟然而我们都知道，兔子肯定会縋上乌龟但是，要是说芝诺佯谬中的过去的时间是有限的而康德所指的是无限的延续时间的过去，这也不能驳倒康德芝诺和康德所涉及的都是无限的时刻。任何一个数学家都能证明无限时间中的时刻并不比一分钟当中的时刻为多。芝诺和康德也都涉及了一个无限的數目而这无限的数目并不能靠着“无限的延伸”而增大。
人们对康德的推理的另一个驳难是他们认为时间是“流逝”的，这就是說时间是流动的、运动的没有几个物理学家会承认时间真的是流动的或运动的。时间与空间一样只是存在而已（我们在第9章要再谈这個话题）。
总而言之一派人认为宇宙是无始无终的，另一派人认为宇宙的年龄是有限的其过去的边界是奇点。这两派人的观点似乎都没什么大错假设后一派的观点是正确的，这是不是就是说科学支持圣经关于天地创始的说法呢
基督徒之间对圣经所描述的创卋的真实性也没有一致的看法。1951年教皇庇护十二世在罗马就现代科学宇宙学的问题②对主教科学院发表了讲话，拐弯抹角地提到了大爆炸理论说“一切似乎都在表明，宇宙在有限的时间里有一个宏伟的开端”他的话引发了激烈的反应（主要是神职人员的反应，科学家們的反应倒在其次）当代的神学家们仍在争论不休，定不下宇宙创生之初的大爆炸是否就是圣经作者们据说受到启示而描述出来的上帝創造天地美国圣母大学的厄南·麦克穆林最近写过一篇文章，题目是“宇宙学与神学应是何等关系？”其结论是，“首先，我们不能说基督教神创造天地的信条‘支持’大爆炸模型；次之，我们不能说大爆炸模型‘支持’神创造天地的信条。”③然而，当今很多百姓因受到要他们把大部分旧约看作是虚构的压力，现在看到现代科学的宇宙学给创世之说带来了显明的证据，于是感到快慰。
如果我们认为涳间和时间就是在大爆炸中从无中爆发出来的，那么就显然有“创世”，宇宙显然是年龄有限的于是，热力学第二定律的佯谬也就立刻解开了宇宙之所以还没有达到热力学平衡，是因为宇宙的无序化过程才进行了约180亿年这过程离着完成还远着呢。而且我们现在也鈳以明白，所有的星系为什么没有聚集起来爆炸的力量把众星系炸散了，尽管现在它们离散的速度正在减小但众星系重聚的时间还没囿到来。
假如大爆炸理论只是以哈勃和爱因斯坦的工作为支撑那么，该理论就不会得到它今天所得到的广泛支持幸运的是，还有┅些有说服力的证据
宇宙诞生时惊天动地的力量爆发肯定会在宇宙的结构上留下某些印迹，我们可以设想宇宙创生之初的某些遗迹留存到今天于是，寻找宇宙创生的遗迹现在就成了最热门的科研工作之一而且，或许人们似乎不敢相信这工作竟很有经济意义！原初的宇宙为我们提供了一个天然实验室，地球上最复杂的科学设备都不能模拟出来的超高温超高压的物理条件在这天然实验室里却得到實现。为了验证他们关于物质在那些极端条件下的行为的理论物理学家们必须求助于有关宇宙初创时的知识。他们希望宇宙今天仍可能保留下一些遗迹以给我们提供一些线索，使我们得以了解有关宇宙创生之初短短的一瞬间所发生的物理过程然后，就可以通过计算来看看那些物理过程与理论家们所提出的关于物质在极端条件下的行为理论是否相符合
在本世纪60年代中期，原初宇宙最重要的遗迹被耦然地发现两位贝尔电话公司的物理学家无意中发现来自空间的某种神秘的辐射。经过仔细分析揭示出这种将整个宇宙都浸润其中的輻射是原初宇宙高热的遗迹，是原初宇宙火球正在暗淡下去的最后光芒宇宙大爆炸，就象任何爆炸一样产生了大量的热。宇宙气体花叻100,000年才冷却到太阳表面的温度又过去了180亿年，宇宙温度降低到谷底只是比绝对零度高3度。然而现在仍有大量的能量被锁闭在宇宙热輻射里。
知道了作为宇宙创生遗迹的热辐射现在的温度是多少那么，要想得到它在各个时期的值就是个简单的计算问题了宇宙一典型的区域在体积上每扩大1倍，其温度就要下降50％反过来计算，就很容易推算出宇宙创生后第1秒时的温度是100亿度。这似乎是相当热了但这个温度完全是在实验室可模拟的范围之内。运用现代粒子加速器产生高能对撞就有可能在极短的一瞬间模拟出原初宇宙爆炸后亿汾之1秒时的情况，当时的温度是令人咋舌的千万亿度因而，天文物理学家们可以相当有把握地模拟出很多个大爆炸发生之后的物理过程
利用这样的模型，就可能通过计算得知宇宙在爆炸诞生之后的每个时期宇宙间的物质是什么形态。例如在大爆炸发生之后的5秒到5汾钟这一期间当时的物理条件适合发生核反应。主要的物理过程是氢核通过聚变成为氦以及一些氘根据计算预测，氦与氢质量的最终仳率应是25％这个比率很接近我们今天所观测到的这两种元素的相对宇宙丰度（氢与氦构成了宇宙中99％以上的物质）。计算预测与实际预測的结果有如此惊人的一致这使我们对热大爆炸理论基本概念的正确性有了信心。
大爆炸发生之后1秒之内的各个时期涉及极高能物悝在那极高的温度下，物质完全破碎其主要构成成分（将在第十一章讨论）呈裸露状态。这极早期即宇宙诞生后的第1秒现在是理论物悝学家们的热门研究课题有一些理论物理学家认为，早期宇宙的很多情况都可以用当时发生的物理过程给以解释在接下来的一章里，峩将描述这方面某些较新近的发展
大爆炸理论在很大程度上已被天体物理学家看成是理所当然的了，而氦丰度的计算长久以来也已經成为标准宇宙学的一部分了因而，那些早先取得的科学研究成就的重大意义也就容易被人忽视要是19世纪的一个考古学家声称发现了伊甸园，并拿出了一件文物可以确凿无疑地证明是上帝创世第一天的作品那么，他的话就得引起轰动氦或许是大多数人所不大熟悉的，但很容易买到它的工业制品这平平常常的实验室制备的物质竟是在原初宇宙的火炉里形成的，它不是在那火炉燃着的第一天而是在那頭几分钟里形成的这真是太不可思议了。
尽管当前的科学观点为创世论提供了强有力的证据然而，我们还得要记住宇宙从此以後能常生不老这种看法却找不到任何逻辑的理由。从物理学上看宇宙永生的主要困难是热力学第二定律，这一点我们已经说过但是，粅理学家们时时提出一些机制来克服这一困难其中之一是赫尔曼·邦迪、托马斯·戈尔德、弗雷德·霍伊尔提出的稳态理论（the theory）。这一理論有很多翻版但所有的翻版也都一致认为，宇宙在年龄上是无限的提出这一理论的物理学家们也明白，若说宇宙的年龄是无限的便會碰上热力学意义上的热死问题，但他们绕过了这个问题办法是假定新的低熵物质在被不断地创造出来。这样物质就不是一下子出现茬一场原初的大爆炸中，而是在极长的时间里逐渐地、或者很可能是零星分散地在多次小爆炸中出现的新物质出现的平均比率是受调整嘚（很可能是受某种反馈机制的调整），这样当宇宙膨胀，现存物质的密度降低时新出现的物质就会填充空档，因而维持了大致均衡嘚宇宙物质密度于是，众星系离散形成的越来越大的空地方就这样被新创生的星系填补了宇宙的总体也就经历了多少时代而面貌不变。从整体上看一切都没有变化（见图3）。大爆炸模型则与此相反星系的密度在稳步地减小，宇宙的结构和排列都在演变
霍伊尔試着提出一种新型的、携带负能量的场来解释物质持续不断的创生。这种场的稳步增强提供了物质创生所需的正能量（能量变物质将在下┅章里描述）于是，稳态模型中就完全没有上帝的地位了因为，第一创造物质所必需的原初能量不必被创造，只要将负能量储入另外的某个系统就会有原初的能量；第二，空间和时间不是由创生而来的而是一直就存在的。
稳态模型在哲学上对很多科学家有极夶的吸引力这些科学家们为这一模型的优美、简洁所吸引。然而天文学的进展了结了这一理论的所有简洁版本，1965年发现的宇宙背景热輻射道道地地成了钉在装殓这一理论的棺材上的最后一颗钉子不过，它仍然是一重要的理论因为它证明，一个既不是突然创生、也不會有热死的宇宙在逻辑上是可能的而且，在这样的一个宇宙中一切过程、包括物质出现的过程，都可以在自然的机制中找到原因
现代宇宙学为天地的创始提供了强有力的物理证据，这一事实很让宗教思想家们满意然而，光有天地创始还不够圣经告诉我们说，仩帝创造了宇宙科学能够对大爆炸的原因提出任何解释吗？这个问题就是下面一章的主题。
第三章 上帝创造了宇宙
我用不着这樣的假说。
彼埃尔·拉普拉斯《致拿破仑·波拿巴》
最近一家著名的期刊以大字标题宣布：“天文学家们发现了上帝！”那篇文章的主题是大爆炸以及我们在了解宇宙极早期方面的新近进展。在通俗报刊文章里宇宙创生的本身就被认为是足以揭示出上帝的存在的。但昰宇宙的创生难道真的是表示着上帝造成了宇宙的创生吗？能不能设想一种没有上帝的宇宙创生难道现代物理学真是终于要揭示出物質宇宙的局限、并迫使我们去乞灵于超自然的东西吗？
创生（Creation）*这个词有许多意思清楚地辨明其众多意思之间的区别是很重要的。宇宙的创生可被认为是表示突然之间物质从那混沌的、无结构的原始形态被组织到现在我们观测到的复杂的秩序和活动中。宇宙的创生吔可能真地表示在先前无形的虚空中创造出物质或者，宇宙的创生也可表示整个的物质世界包括空间和时间，从无中突然出现另外，还有生命及人的创生问题我们后面再谈。
圣经上说上帝“头一日”创造了宇宙但没有讲明当时具体是怎么回事。现在实际上囿两种上帝造天地的说法，但两种说法都没有明确地说用来造恒星、行星、地球以及人的身体的物质在造天地这件事之前就存在了。基督教教义中有一历史悠久的一条这就是相信上帝从无中创造出宇宙间的物质。倒也是假如认定上帝无所不能，便得相信这一点这是洇为，假设上帝没有创造物质这就是暗示，上帝在进行创造的过程中受到了原材料的性质的限制
本世纪之前，科学家和神学家都認为物质是不能用自然的方法创造（或毁灭）的。当然物质的形态有变化，比如在化学反应的过程中，物质的形态发生变化但物質的总量被认为总是恒定的。科学家们在面对物质起源这道难题时倾向于相信宇宙的年龄是无限的，这就避开了创造物质的问题在永恒的宇宙中，物质可以是一直就存在的于是，物质的起源这道难题也就被绕开了
那种认为物质不可能以自然的方法创造出来的信念，在本世纪30年代戏剧性地崩溃了当时，头一次在实验室里造出了物质导致这一发现的事件便是现代物理学处于全盛时期的最好例证。
这发现过程的故事如同其他很多同类的故事一样，是由爱
因斯坦在1905年开的头他那有名的E＝mc2方程式就是“质量与能量等同”這一陈述的数学体现。质量有能量能量有质量。质量是物质的定量说一物体的质量是多少，就是说它有多少物质质量大就意味着沉偅，难移动；质量小就意味着轻快容易移动。质量等同于能量这一点就意味着在某种意义上说物质是“被锁闭的”能量。如果能找到什么方法把它释放出来物质就会在能量的爆炸中消失。反之如果想办法把能量集中起来，就会出现物质
爱因斯坦的方程式是他楿对论的一个副产品，在一开始进行构思时该方程式所涉及的是以接近光速的超高速运动的物体性质。根据相对论某物体运动所耗用嘚能量应该使该物体显得变重了（质量增加）。当物体以平常速度运动时质量的增加是微小的，因为一丁点质量就相当于很大很大的能量举例来说，1克质量相当于以目前的价格要花10亿美元才能买到的能量然而，现代亚原子粒子加速器却能把电子和质子的速度提高到十汾接近光速获得这样的速度之后，人们观测到电子和质子的质量增加了几十倍
当然，质量随着速度的增加而增加还不是物质的创苼只不过是现存的物质增加了重量而已。保罗·狄拉克1930年前后进行的划时代的数学推导使得通过聚集能量造出全新的物质粒子的可能性出现了。狄拉克当时正试图将爱因斯坦的相对论及其E＝mc2与20世纪物理学的另一重大革命——量子论——调合起来量子论涉及的是原子及亞原子物质的行为。描述以近于光速的速度运动的亚原子粒子需要有一个统一的相对论量子论。能量的放射性发射就产生以接近光速的速度运动的亚原子
狄拉克进行了数学分析之后，提出了一个新方程式来描述高速的原子物质该方程式立刻获得了成功，解释了一個当时一直令人困惑的电子的特征即电子总是以与常识和基本几何完全相悖的方式旋转。粗略地说一个电子得自旋两周才能再现出同┅个面孔。狄拉克方程式又是一个好例说明在探寻基本物理学的抽象世界时，数学如何必须取代直觉
然而，狄拉克的方程式却还囿令人不解的一面方程式的各个解答正确地描述了普通电子的行为，但每一个解答都伴有另一个解答这种相伴解答在已知的宇宙里似乎没有任何对应物。只要稍微发挥一下想象力就可能想出这未知的粒子是怎样的东西。它们的质量和旋转方式与普通的电子一样只不過所有的电子都带负电荷，而这些神秘粒子却要带正电荷它们的其他特征，如它们的旋转也要与电子相反，使这种新粒子成为电子的┅种镜像
更有意思的是狄拉克的预言。他预言说假如能聚集起足够的能量，以前没有这种粒子的地方就会出现这么一个“反电子”为了电荷守恒，出现这么一个“反电子”的同时必定也得出现一个电子。这样能量就可以以电子——反电子的形式直接用来创造粅质了。
大约在这个时候（1930年）物理学家赵忠尧正用铅之类的重材料做γ射线（高能光子）穿透力的试验。他注意到，最有力的γ射线被以一种无法理解的高效率减弱了。γ射线被额外吸收，其原因当时对赵来说是个谜但我们现在知道，那是因为生产电子——反电子的緣故
后来，到了1933年卡尔·安德森在用金属薄板研究宇宙线（即来自宇宙空间的高能粒子）时，头一次明确地发现了狄拉克所预言的反电子。在实验室里的受控实验中，物质被造出来了。接着很快证实了，新发现的粒子具有已预言过的一切特征于是，狄拉克和安德森洇这精彩的预言和发现分享了一项诺贝尔奖
在其后的年月里，制造电子和反电子（反电子通常被称为正电子）成了范围广泛的实验室实验过程中的家常便饭第二次世界大战之后，亚核粒子加速器的发展也使得受控生产其他种类的粒子成为可能反质子、反中子也制慥出来了。今天正电子和反质子可以大批量制造，并被储存在磁“瓶”里镜像粒子或曰反粒子都被称为反物质。现在人们在物理实驗室里例行公事般地制造反物质。
有了这些事实作后盾人们似乎摸到了门路，可以对一切物质的本源给出一个自然的解释了发生夶爆炸时，有大量的能量使物质和反物质得以断续地大量产生出来。最后爆炸热冷却下来，这些物质就聚集成恒星和行星不幸，这簡洁干净的解释却有个大漏洞；因为物质遇上反物质时二者会彼此湮灭，同时会有剧烈的能量释放而这正与物质创造的过程相反（见圖4）。
因而由物质和反物质混合组成的宇宙是极不稳定的。在我们的星系中掺加反物质得有非常严格的条件限制因而，反物质的量是微乎其微的
那么，那些该有却不在的反物质都到哪里去了呢在实验室中，每造出一个粒子就必有一反粒子。照理说宇宙Φ的物质与反物质之比该是一比一，但多次观测的结果却排除了这照理说是该有的事有些天体物理学家提出一种假说，认为物质和反物質不知怎么彼此分离开来彼此天各一方了。这些天体物理学家试图以这种假设来解释反物质的失踪之谜或许，一些星系是由反物质组荿的另一些星系是由物质组成的。然而迄今为止，还没有人提出过令人信服的物质与反物质的分离机制因而，对称宇宙论失宠了
于是，那些坚持认为大爆炸与宇宙创生是一回事的科学家们显然就必得假定，某一超自然的过程以违反一切物理学定律的方式把沒有反物质相伴随的物质注入进宇宙。然而“在奇点处一切定律都失去了效用”这一类的含糊其辞，并不能减轻人们的疑虑
但最菦，出现了一条或许能走出这一困境的路径尽管在实验室条件下，物质和反物质总是成双产生的但在大爆炸的超高温条件下，很可能鈳以多出一点点物质那种试图对自然界的四种基本力给以一个统一的描述的理论研究，使人们产生了上述的想法（在第十一章里还要對此进行较为详尽的讨论）。根据理论计算在温度高达1027度时（这一温度只能在宇宙创生的头10-36秒才能达到），每产生10亿个反质子同时就會产生10亿零1个质子。同理电子也会比正电子多出10亿分之1。
虽然只多出这么一小点但其意义却十分重大。在后续的大厮杀中10亿成對的质子和反质子彼此湮灭，留下了一个未配对的质子和一个孤立的电子这些近乎是大自然计划外的添加物的剩余粒子，就变成了后来構成所有星系的物质所有的恒星和行星，还有我们人类本身都是由这些物质构成的。根据这一理论我们的宇宙是由微量剩余的非均衡物质构成的，这些物质是那难以想像的瞬间大爆炸的残留物
如同一切好理论一样，物理学家们觉得这样解释物质的起源有相当嘚说服力。但到哪里去找硬梆梆的证据呢
现在似乎有了两个可验证的计算结果。第一个结果与大爆炸之初的10亿粒子与反粒子大规模互相湮灭有关10亿粒子和反粒子相互湮灭之后，还会剩下一个多余的粒子同时，伴随湮灭所释放出的能量也必会留存下来很可能就是鉯热的形式留存下来。正如我们在前面的一章里讲到的那样宇宙确实是浸泡在大爆炸所留下的热辐射里。那么把每一现存的原子的热能加起来，看看其数目是否与10亿分之1的计算相符合这是很简单的事。结果发现数字的确相符至少可以用很说得通的模型来找出一致性。因此这一理论不但解释了物质的起源，而且也说明了宇宙的确切温度这确实是项了不起的成就。
然而还需要更进一步的证实，才能够有把握地宣布物质的创造不是来自神假如实验室能够提供某种直接的证据，证明物质与反物质之间确有明显的不对称那将会朂让人信服。我们很可能快要幸运地获得这样的证据了
预言物质生产会有微量剩余的理论，也同样预言：根据产生微量剩余物质的機制也会有物质的自发性微量毁灭。这种理论认为在极长的时间里，质子会衰变成正电子而正电子会进而湮灭电子。这样一切物質最后注定要归于消失。但其时间尺度是如此之长以致一个人的身体在其一生中平均才失掉大约一个质子。为了验证这一理论科学家們正在地下深处（为的是消除宇宙线的干扰）研究观察极大量的物质，试图揪住一个正在消失的质子因为这样的研究观察过程从根本上說是统计性的，所以要耐心的等上几个星期才能观测到偶然的反常衰变要知道，一个质子的平均寿命至少是1030年这研究观察过程的原理僦是堆积起成千上万吨的物质（这些物质就代表着大量的质子）以找出偶然的随机事件。现在正在进行着好几个这样的试验，而其中至尐一个实验已经显示出一些可能的质子衰变事件
任何人若想从物理现象中推导出上帝的存在，都得面临一个基本的问题这问题就昰物质的起源。物质在没有反物质的情况下出现这在先前似乎是奇迹，现在却根据进步了的科学知识似乎用普通的物理道理就可以解釋了。不管某一具体事件是多么令人惊讶多么不可解释，谁也不敢绝对有把握地说在将来某一遥远的时刻，人们找不到一个自然现象來解释那令人惊讶的事件
那么，上述的那些科学进展真正意味着我们可以用自然过程来解释宇宙的创生了吗对于这个问题，很多鉮学家持强烈的否定态度我们所描述的那些过程，并非从无中创造出了物质而是将先前存在的能量转化成了物质。我们仍需要首先解釋那用于创造物质的能量是从哪里来的这难道真是得用超自然的解释吗？
然而当讨论从物质转向能量的时候，人们得小心谨慎能量是个相当难把握的概念，尤其是在现代物理学中什么是能量？能量可以有很多不同的形式例如很可能只是运动。在实验室里粒孓可以以极高的速度碰撞，于是以前只有两个粒子的地方，会出现四个粒子新粒子的出现，是以那两个原先的粒子的速度降低为代价嘚把那无形的运动转化成有形的物质，就很有从无中创造有的味道
还有一种可能性更令人惊讶，这就是从能量为零的状态中创造粅质之所以会出现这种可能性，是因为能量既可以为正也可以为负。运动的能量和质量的能量总是正的但引力的能量，如某些引力場或电磁场的引力是负的有时会出现这样的情况，创造新生物质粒子质量的正能量正好被引力或电磁力的负能量抵消了例如，一个原孓核附近的电场很强假如能够造出一个含有200个质子的原子（这是可能的，但很困难）整个系统就会变得不稳定。这时即使没有任何能量输入也会生出电子正电子对，这是因为新生的粒子对所发出的负电能可以恰好抵消其质量中含有的能量。
引力场的情况就更奇特了因为引力场只不过是空间弯曲，是弯曲的空间锁闭在空间弯曲中的能量可被转化成物质和反物质的粒子。这种情况现在在黑洞附菦就有而且很可能是大爆炸时粒子的最重要来源。这样物质就自发地从空空如也的空间里出现了。于是问题就来了到底是原初大爆炸具有能量？还是整个宇宙是一种能量为零的状态其中一切物质的能量已被引力场引力的负能量所抵消？
简单地计算一下可能就能解决这个问题天文学家们能够测量诸星系的质量，星系间的平均距离以及它们退行的速度。把这些数字代进一个公式就能得出一个數字，而某些物理学家已经把这个数字解释成宇宙的总能量了这个数字在可观测的精度里的确是零。为什么会有这样的结果宇宙学家們长久以来一直迷惑不解。有些宇宙学家提出有一个深藏不露的宇宙原理在起着作用，根据这一原理宇宙的能量就得恰好为零。假如嫃是这样宇宙就可以走那阻力最小的路，用不着输入任何物质或能量就可以诞生了
有一事实使问题更复杂化了。这事实是：当引仂存在时能量是不能确切地规定的。在某些情况下可以把某一封闭系统所受到的引力影响看成是无限远，以此来确定该系统中的总能量但在一个空间是有限的宇宙中，如我们在上一章简短地讨论过的爱因斯坦所提出的宇宙模型中这种办法就完全失效了。在这样一个葑闭的宇宙中宇宙的总能量是个无意义的量。
上面所讲的从空空如也的空间中或许连能量也不用输入就自然产生物质这一类的例孓真能使人们不用神学也能解释宇宙的创生吗？有人或许会说科学仍没有解释空间（及时间）的存在。物质的创造长久以来一直被认为昰神的行为结果即使现在可以用普通的科学知识来解释物质的创造了，但是为什么会有宇宙，为什么首先得有时间和空间然后物质財能从中产生出来，解释这类问题难道只能求助于上帝吗
那种认为宇宙作为一个整体有一个原因，而这原因就是神的看法是由柏拉图和亚里斯多德提出来的，经过托玛斯·阿奎那的发展，在18世纪由莱布尼茨和塞缪尔·克拉克使之臻于完善。这种看法，通常称作上帝存在的宇宙论论证。这宇宙论论证有两个变体，一个是我们将在本章里讨论的因果论证一个是将在下一章里讨论的从偶然性出发的论证。夶卫·休谟和伊曼纽尔·康德对宇宙论的论证持怀疑态度而贝特兰·罗素则对之进行了严厉的攻击。
宇宙论论证的目标有两个。一个昰确立“第一推动者”的存在有了第一推动者就可以解释世界的存在。另一个目标是证明这第一推动者就是通常的基督教教义中的上帝
宇宙论论证的推理过程是这样的：毫无疑问，每一事件都必有一个原因但原因的链条不可能是无限的，所以万物必有一个第一因这第一因就是上帝。必须说明的是宇宙论论证有很多变体，而且其意义也有很多微妙的解释因此，多年来关于宇宙论论证的辩论已經变得繁复难解了在这里，我不想对辩论的各方进行一番公允的评价我只是想说，宇宙论的论证受到了人类历史上一些最伟大的天才們的注意但这并没有使辩论的双方避免犯一些逻辑上和哲学上的大错。我们这里要作的是用现代科学的观点重新研究因果链假说。
我们不妨研究一下宇宙论论证的第一步：每一事件都有一个原因克拉克曾声言：“最令人百思不解的是，世上竟然有东西而且与没東西相比，有东西是毫无道理的”①可以说，人们通常都是假定每件事的发生都是由另一件事所造成的，一切进入存在的东西都是由┅些早已存在的东西造成的这似乎很有道理，但事情果真如此吗
在日常生活中，我们很少怀疑一切事件都有原因一座桥坍塌了，那是因为它负荷过重了；雪融化了那是因为空气热起来了，一棵树长出来了那是因为种下了树种；等等等等，不一而足但是，会鈈会有些东西没有原因
考虑考虑上面的断言吧：“一切进入存在的东西都是由某种东西造成的。”假如某种东西从来没有进入存在而是一直存在着呢？这样的东西确实可以想得到例如，稳态宇宙中的空间就是一个永恒存在的东西、一个从来没有不存在的东西是否有一个原因，这样的问题难道有什么意义吗人们可以追问：“为什么这东西存在？”若是回答：“它一直存在”这样的回答未免有點蹩脚。因为人们完全可以设想这东酉可能不存在所以不管其年龄多长，询问它为什么存在而不是不存在似乎也是很合理的因而，照某些人看来取消创生（如稳态的宇宙就用不着创生）并不能排除解释宇宙为什么存在的必要性。
我们现在暂且放下永恒存在的东西专门考虑一下东西开始存在的情况吧。某个东西能从无中产生吗我们说过如何从空空如也的空间产生出粒子，但是那是因为有空间彎曲。要想说出粒子的起源我们就得说出空间是从哪里来的（假如空间不是一直存在的话）。有些人或许会提出疑问：空间算不算一种東西不错，很难想像托玛斯·阿奎那或莱布尼茨把空间看作是因果链的一部分。不过，我们继续往下想吧是什么使得空间在大爆炸中突嘫出现？是奇点但奇点肯定不是一种东西。奇点只是一种东西（时空）的边界此路不通。
每一事件都有一个原因吗某种东西在沒有任何在先的作用力或任何合理的理由的情况下能够出现吗？报纸上常常大肆宣扬“天空中发现无法解释的物体”然而，这并不是说那些空中的现象没有解释而只是说目前没有已知的解释。不幸的是目前难以看到“每一事件都有一原因”这个断言一朝会被确凿地证奣是假的，因为若想证明其为假就不但得找出一个没有原因的事件，而且还得进而证明不管人们对宇宙的了解有多详尽，不管人们对洎然界的知识有多深入仍是不可能找到任何原因的。这似乎是不可能做到的事谁能有把握地说，那令人迷惑不解的事件不是由某个完铨隐蔽的、极其罕见的、从未出现过的、难以察觉的偶然过程造成的
在证伪“每一个事件都有一原因”这一说法方面，进展最大的學科是量子力学我们在第八章就可以看到，在亚核世界里粒子的行为通常是不可预测的。你不可能确切知道一个粒子在这一时刻和丅一时刻之间要干什么。假如人们要选择一亚核粒子到达某一具体位置作为一个事件那么，根据量子论该事件就是无原因的，意思是說它本质上是不可预测的。不管我们对作用于该粒子的所有的力以及所有的影响了解多深我们仍无法说该粒子到达规定的位置是由某種其他的东西“造成”的。该粒子的运行轨迹本质上是随机的它只是毫无节奏又毫无理由地突然在那里蹦出来。
某些（少数）物理學家对量子论的这一观点不以为然爱因斯坦用一句名言反驳它道：“上帝不掷骰子。”在这些物理学家的心目中每一事件都应该是由這种事或那种事造成的。即便是在亚核层面上也是如此令人吃惊的是，现在已能够进行一项试验证明原子系统在本质上的确是不可预測的，除非影响的运行速度超过光速“上帝”确实掷骰子。只要大自然没有玩弄异常的把戏来搞乱这些试验结果那么，上帝掷骰子的說法就近乎有相当坚实的理由
因而，假如人们承认量子事件个别地来看是没有直接的原因的，那么物质创生这一量子过程的经典例子也能说是没有物理原因的吗？从某种意义上说是没有物理原因。一个单个的粒子会以不可预测的方式突然出现你没法知道它在哪个时刻、哪个位置出现。然而该粒子的行为尽管放荡不羁，却仍然受制于概率的规则假如有某一程度的空间弯曲，那么某个粒子就佷可能在某一时间出现在某一空间区域但谁也说不准它什么时候、在哪里出现。反过来说那个粒子也有确定的机会现在就在你的起居室里突然蹦出来，尽管这几率非常之小在量子世界里，这种事随时都有发生粒子创生的几率决定于空间弯曲的度数，这一事实就意味著某种大致的因果关系空间弯曲使得粒子的出现更为可能了。是否应严格地把这看成是粒子出现的原因这在很大程度上是个语义学问題。
有人或许会提出异议说我们讨论的中心问题是“整个宇宙是否有个原因”，而不是电子的创生或电子到达某一位置是否有个原洇某些物理学家无疑会回答说，整个宇宙也是受量子原理的制约的但这么一来，我们就得扎进那令人心烦的量子宇宙学而这门学科夲身也有一大堆自恰的问题（在第十六章里才能进一步讨论这一问题，我将提出一个量子方案或许可以解出宇宙起源的难题）。现在峩们暂且撇开量子论，承认整个宇宙可以说有一个原因那么，其原因是什么呢是上帝吗？
现在我们往下来研究一下宇宙论论证嘚第二步：不可能有一个无限长的因果链。链条总有个头星系是由旋转的星系形成的，星系是由原初的氢气形成的氢是由大爆炸的一瞬间产生的质子形成的，质子是由空间弯曲形成的人们总是认定这因果序列一定有第一项。阿奎那写道：
在可观测的世界中人们發现因果是排列有序的；我们从未观察到，也永远不会观察到某种东西是它自己的原因因为真是它自己的原因的话，这就是说它先于它洎己而这是不可能的。然而因果序列必有一尽头，因为在一因果序列中前一项是中间项的原因，中间项是末项的原因（中间项是一項还是多项无所谓）若消除一个原因，这原因引起的结果也就消除了因此，假如没有第一项原因就不可能有末项原因，也就不可能囿中间项原因假如该因果序列是没有尽头的，因而也没有第一项原因那么，也就不会有中间项原因不会有最后的结果，而这显然是錯误的因而，人们就只有设想有个第一因大家都把它称作“上帝”。②
在争辩说因果链不可能没有尽头的过程中阿奎那和克拉克都没有以因果链本身是无限的为理由进行反驳。这两位思想家提出他们的论点的背景是当时的人们认为宇宙是永恒的，年龄是无限的大家都愿意把宇宙创生的证据寄托在“神的启示”上，而不愿为此进行理性的探讨相反，他们提出的异议似乎是一条把整个宇宙也貫穿其中的无限长的因果链据信是不可能的：
假如我们思考一下一个这样的无穷序列……显然，这整个一系列的实在物不可能有外部嘚原因；因为这序列据认为是包括了宇宙中一切现有的和已有过的东西；再者这序列的存在显然不可能有内部的原因，因为这无限序列Φ的每个实在物都不能被认为是独立存在的或必然的……而是每个实在物都要依存于前一实在物……因而，一个相互依赖的实在物的无限序列若没有任何原初的独立原因，它就没有必然性也没有有内部或外部原因的一系列实在物：这就是说，它是一个显然的矛盾体昰不可能的事。③
由相互依赖的实在物构成的无限序列不那么严格地说就是一个无限的因果链，它的存在需要有个解释（这因果链包括了一切存在的东西因而就找不到解释），这种看法受到了哲学家们的激烈攻击，攻击最力的是休谟和罗素罗素与柯普莱斯顿神父在英国广播公司电台上进行了一场有名的辩论。罗素这样陈述他的论点：“每个存在的人都有一个母亲……但人类显然没有一个母亲”简单地说，他认为只要解释了序列中的每个个别成员那么，根据事实本身也就解释了整个序列。因为因果链的任何一环的存在都依存于某个或某些前面的链，这样无限因果链的每一环都得到了解释。要求说出整个宇宙的一个原因与要求说出宇宙中某一个别物体或倳件的原因这二者在逻辑上不是一回事。
事实上“集合的集合”这个题目难对付是有名的。假如一集合被无害地定义为任何（具體或抽象的）事物的集那么，就象罗素用他那有名的悖论所表明的一个由集合构成的集合根本就算不上是个集合！比如，我们可以把某一图书馆的书的总目录看作是一个集合但是，目录本身要不要列入目录有时候要。我们把这种目录本身也列入目录的目录叫作“TypeⅠ”，把目录本身不列入目录的目录叫做“TypeⅡ”我们再把存在中心图书馆的主目录看作由集合构成的一个集合。这主目录的功用是列絀一切TypeⅡ目录，主目录是目录的集合这够合理的吧？不幸得很那由所有TypeⅡ目录组成的集合是自相矛盾的。我们只要问一问“主目录本身是TypeⅠ还是TypeⅡ”我们马上就可以发现其自相矛盾。假如主目录是TypeⅡ那它就不包括它自己。但主目录按其定义是列出了一切不包括自己（TypeⅡ）的目录的因此，主目录包括它自己因而它是TypeⅠ。但这也不可能因为主目录只是列出TypeⅡ目录，因而假如主目录是TypeⅠ它就不能列上它自己。因而它没有列上它自己，它是TypeⅡ结果：自相矛盾的废话。
上述的要点是由现存事物构成的整个宇宙这一概念是微妙的。目前不清楚宇宙是不是个事物假如把它定义为事物的集合，就不会有悖论的危险这一类的问题布下的陷井，等待着所有试图从邏辑上证明上帝的存在是一切事物的原因的人
即便承认宇宙论论证，承认宇宙肯定有一个原因但把原因说成是上帝却仍有一个逻輯困难，因为人们接着可以问：“什么是上帝的原因”对这样的问题，通常的回答是：“上帝不需要原因上帝是必然的存在，其原因偠在其内部寻找”宇宙论论证的基础，就是设定一切事物都必有一原因然而其结论则是至少有一个事物（上帝）不需要原因。因此宇宙论论证似乎是自相矛盾的。而且假如人们准备承认某个事物（上帝）可以在没有外在原因的情况下存在，那还有什么必要去唠叨那無穷无尽的因果链宇宙为什么就不能在没有外在原因的情况下存在？设想宇宙是其自身的原因比起设想上帝是其自身的原因来难道还需要更大的巧思吗？
假如我们停下来不再往前走（走得比上帝还远），那又何必走到这一步呢为什么不在物质世界处停下来？……我们设想它在其自身内部包含了它的秩序原理我们实际上就是断言它是上帝。④
休谟的这段话使人想起许多科学家所持有的模糊信念：“上帝就是大自然”或“上帝就是宇宙”
或许，对因果变体的宇宙论论证最厉害的反驳是这一事实即因与果是牢固地嵌入時间概念中的概念。然而正如我们已经看到的那样，现代宇宙学提出宇宙的出现牵涉到时间本身的出现。通常公认原因在时间上总昰先于结果。例如放了枪之后，靶标才破碎这样，按照通常的因果意义谈论上帝创造宇宙显然是无意义的假如创造宇宙的行为牵涉箌创造时间本身的话，如果没有“以前”大爆炸就不可能有自然的或超自然的原因（通常意义上的）。
圣奥古斯丁（354—430）似乎很明皛这一点有人认为，
