無中生有的宇宙

蕭偉傑醫師專欄

日惠好書心得系列－

(2015年12月9日)

 

無中生有的宇宙

   －兼談生命的起源

   蕭偉傑 醫師

宇宙的起源:

談到生命的起源，若從宇宙的起源談及，算是頗合適和符合的，最近看了由Lawrence M, Krauss著作的「無中生有的宇宙」一書，看到對宇宙起源做了很精采論述，就提出和大家分享。

作者為美國麻省理工學院物理學博士，是世界知名的理論物理學家，其書將宇宙起源描述為:

宇宙本於無中生有，從最起始為無物的自然生成或幾乎是空無一物而自然生成，但此空是屬「非空」，就是裡面非什麼都沒有，是有東西存在，不含絲毫何物，但物理定律依然存在。

書中說道，宇宙的開始為於137.2億年前，從一次極度熾熱、緻密的大霹靂開始，宇宙剛是處於最高對稱狀態，這時因宇宙暴脹，以高於10²⁵的倍率急速暴脹，暴脹過程會造成量子小幅漲落，小幅漲落就確立了小幅不對稱性，一旦此時的物質和反物質之間的不對稱性確定，讓早期宇宙的物質量略多於反物質，往後就沒有東西可以把「物質」破除，宇宙就有開始「無中生有」，即暴脹過程為造成物質和輻射密度之所有小幅漲落的起因，此起因正是宇宙無中生有的起因，而得到今日充滿物質和輻射的宇宙。

近一世紀，科學家自鳴得意的發現了宇宙膨脹現象、宇宙微波背影輻射、暗物質和暗能量。

宇宙膨脹現象、宇宙微波背影輻射和「大霹靂」有關，科學家的哈伯膨脹觀測「宇宙膨脹現象」，「微波背景輻射」的為宇宙起點之最早物質-反物質相互湮滅所留下的光子殘跡，加上核反應的出現「豐度相符輕元素」等三者證得「大霹靂」論點的正確。

在星系觀察中，每個星系都含有千億顆恒星，計算發現星系之間的質量比系統中可見物質多了40倍以上，認為星系內部存有不可見但具質量的看不見物質，在主導各星系間的密度，稱「黑物質」，黑物質粒子大半都會直接穿透我們和地球，完全沒有「察覺」到我們在這裡，也不會引起我們的注意，此應是由某種尚未得知的新型基本粒子所組成。

在觀察宇宙中，又計算出宇宙間有七成的能量下落不明，發現此下落不明的能量是存在我們所處宇宙的空無空間之間，稱「黑能量」即環繞我們的宇宙空無空間並非零能量，是具有極多的「黑能量」。

書中引述認為，我們棲身於被虛無支配的宇宙中，宇宙是個有秩序的宇宙，是個有先天理性的宇宙，若相信神創說者，會說這種秩序是神聖智慧先知的創造產物，而我們人類也是按照先知自已形象所創造出來的。

  至於贊同演化論者謂，自然定律本身就是存在的一切，這些定律本身便規範我們的宇宙勢必生成、發展、演變，在同時生長中，我們人類也是這些定律必不可免的副產品，定律有其永恆性，都是純粹物理性歷程所帶來的結果。

不管我們喜不喜歡神創說或演化說，宇宙就是這個樣子。

最後作者提到，這個宇宙是有東西存在，不是什麼都沒有的宇宙，但有物是不能長久，物理學的起點和終點是相連的，宇宙最後會瀕臨一種最大的簡約和對稱狀態，那我們宇宙就會像當初乍現那般猝然消失了。

生命的起源:

John Gribbin為英國劍橋大學物理學博士，著有「深奧的簡潔(DEEP SIMPLICITY)」一書，書在解釋如何從簡潔、複雜、混沌，到地球生命的發生。

到底地球生命的起源是神創說，或自然演化說，本書作者認為地球是宇宙中的一「溫暖小池塘」，地球生命的產生是很自然的過程產生，作者認為地球生命起源前的狀態包含兩大核心發展，一是初始當下的一剎那，決定了未可知的一切未來，一是發展過程的迴饋(feeback)影響發展進行，迴饋使發展趨於平衡穩定。

一、狀態的複雜化:

複雜宇宙其實是來自「簡潔」，簡潔就是符合「物理定律」的「秩序」，符合能量趨於最低狀態的「秩序」，簡潔進入複雜，是因「碎形」帶領我們進入這一切領域，什麼是「碎形(fractal)」?

碎形的核心特性為「自我類似」和「自我遞迴 (迴饋)」，兩者「週期加速」，就可使「簡潔」趨向「複雜」，更複雜則趨向「混沌(chaos」，混沌就是狀態處於極頂端的「臨界點」，再下去就有「另一狀態」的出現，如「相轉移」的形相轉變。

碎形的發展，以兩點之間為「一線」為例，線屬兩維空間，若將一線的中間三分之一移除，接著再將所餘的兩線，同樣移除每一線的中間三分之一，如此「自我類似」和「自我遞迴」兩特性週期加速的動作，最後呈現為「長度為0的線」，使空間維度呈現，非為平面的2維度，而是介於2與1之間的維度，維度的下降，可容納更多的複雜狀態於有限空間。

另將一線分為四等分，中間兩等分往內形成「等邊三角形」的兩邊，移除底部，如此「自我類似」和「自我遞迴」兩特性，週期加速的動作，最後呈現為「長度為無限長的線」，其空間維度非為平面的2維度，而是1.2619的維度，海岸線就是依碎形發展，使海岸線為無限長。

如果將上兩例子的碎形發展說到人體，在人體動脈和靜脈的分布本質上就是碎形，碎形發展下，血管極豐富，使血液可經無數大小血管輸送到身體各大小微處，但血管又不佔身體太多空間，同樣於肺臟內的肺泡，碎形發展使交換氧氣和二氧化碳的肺泡表面積極大化，但肺臟又不佔身體太多，腎臟百萬微血管的有效率的過濾功能，也是符合碎形發展。

二、狀態的具有生命:

宇宙中最常參與化學反應元素為碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)，碳化合物稱「有機」化合物，於星雲測出的化合物有甲烷、二氧化碳、甲醛、乙醇，也至少測得有「甘氨酸」的胺基酸，2002年於實驗室，可將水、甲醇、氨水、氰化氫，自行產生三種胺基酸，另一實驗室於類同外太空條件下，可產生至少16種胺基酸和一些有機化合物。

在無生命的物理過程，元素間會出現化學反應，如A化合物催化B化合物的生成，B化合物催化了C化合物的生成，C又催化了D化合物的生成成，若此時D出現了可催化A化合物的生成，這樣ABCD的反應式就可「自我組織」成一模式，只要得到陽光或火山口熱氣能量的幫助，此「自我組織」就可循「週期加速」，再加上「自我遞迴 (迴饋)」的平衡發展，使「簡潔」趨向「複雜」，將原料轉換為化應鏈中的化合物。

若有更多的「自我組織」其他模式加入，各模式相互連結，好似更多的網路連線集合，集合模式更趨複雜，一旦進入極頂端的「混沌」，碰撞到「臨界點」，就會出現「另一狀態」，如「相轉移」，狀態出現形相轉變，個體生命就逐漸產生了。

這就是本書作者的核心重點，即在碎形發展下，有足夠數量連結各化合物反應，在極複雜(混沌)狀態下，碰撞到「臨界點」，會出現另一形態，新形態再繼續進行碎形發展，諸多化合物「自我組織」和「自我遞迴 (迴饋)」的繼續進行，生命就自然而然在形態中發生，是不足為奇的自然過程。

推薦好書:

1.書名: 無中生有的宇宙

(A universe from nothing-why there is something rather than nothing)

作者: Lawrence M, Krauss

譯者: 蕭承志 

出版社: 商周出版

 

2. 書名: 深奧的簡潔(DEEP SIMPLICITY)

從混沌、複雜到地球生命的起源(Chaos, Complexity and The Emergence of life)

作者: John Gribbin

譯者: 馬自恆 

出版社: 商周出版

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