现代宇宙学和佛教

现代宇宙学和佛教

Modern Cosmology and Buddhism

作者:山本修一、维克多·桑原

Shuichi Yamamoto and Victor S. Kuwahara

文章选自:东方哲学研究机构的刊物(研究佛教和世界信仰的非营利性机构)

作者简介:

山本修一:Professor, Soka University, Japan Senior Research Fellow, lOP, Japan  日本创价大学教授,此研究所高级研究员

维克多·桑原:Associate Professor, Soka University, Japan 日本创价大学副教授

关键词:现代宇宙学 佛教宇宙观 劫

1 引言

从古代开始,人类就经常思考有关生命、行星、地球和宇宙本身的哲学问题。什么是生命?人类是特殊的生命形式吗?璀璨的星星到底是什么?什么是宇宙,宇宙有多大,它的起点和终点又是什么?这仅仅是最基本的几个哲学问题。然而,到目前为止,这些问题的答案还存在争议。在科技飞速发展的今天,我们仍无法揭示生命、地球和宇宙的奥秘。下面我们将探讨关于宇宙的话题,并且对现代宇宙学和佛教的宇宙观进行比较。

2 大爆炸理论

大爆炸理论是当今广为世人接受的宇宙诞生理论。这个理论由对宇宙膨胀和宇宙背景辐射具体观测到的数据所支持。

对宇宙膨胀的观测被认为是大爆炸理论最重要的支持证据——根据著名的哈勃定律得知,大爆炸理论最重要的证据来自于对宇宙膨胀的观测。哈勃在1929年发现红移——视星等关系(magnitude of red-shift)和地球到星系的距离之间有一个特定的关系。换句话说,星系发出的光波波长增长的越大,波长越趋向红移(red-shift),星系相对我们的退行速度也就越大。也可以这样理解,星系到地球的距离越大,星系也就越快的远离地球。总之,这个现象描述了宇宙正在膨胀。

1965年,A. Penzias 和 R. W. Wilson发现了背景辐射(宇宙微波)。这种电磁辐射存在于宇宙的任何地方,并且在电磁辐射谱中1-2毫米波长处,辐射强度出现一个峰值。因为其充满了整个宇宙和整个空间背景,所以有时它被称为宇宙微波背景辐射。背景辐射具有两个重要的特征:1.背景辐射在宇宙中的分布极其均匀并且各向同性;2.它证明了现在宇宙相对稳定的平均温度是2.7K或者-270摄氏度。

大爆炸理论是一个还原宇宙历史的方法,通过反推,可以回到现在正在膨胀的宇宙的起点。此外,据WMAP卫星最近的观测可以清楚地表明:1.宇宙的历史大约是137亿年;2.宇宙以指数膨胀的方式诞生,之后大概38万年背景辐射遗留了下来;3.宇宙是几何平坦的(见后文);4.大约在宇宙诞生两亿年后,第一代恒星和星系开始形成。WMAP卫星最有趣的发现是,宇宙和星系是由重子物质、很难被观测到的未知物质(暗物质)以及其神秘的能量(暗能量)所组成。通过观测结果推测出,宇宙中4%的物质是重子物质,23%是暗物质,73%是暗能量。然而,占宇宙主要组成部分的暗物质和暗能量,实际上很难观测到。

3 稳态宇宙论

除了大爆炸理论,还存在着另外一个理论:稳态宇宙论。这是1948年由Fred Hoyle、Thomas Gold和Hellman Bondi提出的。该宇宙学理论不同于大爆炸理论,它认为迄今为止宇宙实质上一直未变过。这种宇宙学理论的特点是宇宙没有起点和终点,在此情形下,宇宙正在自然地膨胀。每当新生成的恒星膨胀并且充满整个宇宙时,从总体上看宇宙仍是相同的。因此在空间物质和能量之间总是存在一个不变的平衡。

稳态宇宙论已经演化成准稳态的宇宙学,用来解释以前不能解释的现象。准稳态的宇宙学断言,有很多小尺度的小爆炸随着时间的推移连续地发生。类似于大爆炸理论,它表现为从真空中产生出物质和能量。因此,准稳态理论其实是一个小膨胀的观点。观测到的背景辐射,被该理论解释为存在于星系之间无数微小的铁、碳类的尘埃物质所发出的低温的光子。

4现代宇宙学的难题

目前在这两种宇宙学中,大爆炸理论获得压倒性的支持。然而,这两种宇宙学都有各自的问题需要解决。

根据大爆炸理论,宇宙由两种相互竞争的能量源所构成。一种能量来源于早期的宇宙大爆炸(译者注:即早期大爆炸后物质的惯性能量,这里还没涉及到暗能量),也就是驱动此爆炸膨胀的能量;另一种能量是膨胀之中的引力,比如星系之间的万有引力,也就是一种产生收缩的能量(译者注:因万有引力总是吸引物质聚集)。如果在膨胀中,这两种能量达到一种平衡态(译者注:即物质总密度等于临界密度),宇宙就会是几何平坦的(译者注:宇宙的曲率是零,即空间几何是平直的),在无限长的时间后,膨胀被认为将会停止(译者注:这是在假设没有暗能量的前提下得出的)。另一方面,如果膨胀的能量大于引力的能量(译者注:物质总密度小于临界密度),宇宙就是几何开放的(译者注: 宇宙的曲率为负,空间几何像开放的马鞍形,无界无边),由此,宇宙就会永远膨胀下去。相反,如果引力能量大于膨胀能量(译者注:物质总密度大于临界密度),宇宙就会是闭合的(译者注:宇宙的曲率为正,空间像封闭的球面,有界无边),在这种情况下,宇宙将会收缩并且最终缩成一个点,这被称之为大挤压。目前的观测结果,支持宇宙是被膨胀和收缩的能量平衡所导致的几何平坦的观点。

在大爆炸和准稳态的宇宙学理论中,宇宙都处于正在膨胀的状态。这两种理论的问题在于对星系红移的解释。两种理论都假设红移现象是宇宙膨胀运动的结果。然而,还存在一些其它的解释,比如光子的自然消亡(能量的损失)或者红移来源于收缩等。

此外,这里还存在一些其他问题。最大的问题是,物质如何从真空的空间中被简单地创造出来。大爆炸理论认为,137亿年前的整个宇宙源于一无所有的真空。同时准稳态宇宙学也认为物质是从真空态中稳定地生出。简单地说,这两种理论都认为物质产生于一无所有的真空。

膨胀宇宙学最大的问题,是暗物质和暗能量的存在。暗物质和暗能量并不是必须和准稳态理论有所联系,因为在准稳态理论中宇宙并没有随着时间的变化而变化。然而,关于宇宙质量平衡的计算,表明星系的质量(引力)小于膨胀能量的质量。这个反常的现象在物理学中是不可能发生的。因此,大部分天体物理学家把此偏差归因于暗能量和暗物质质量的贡献。换句话说,我们必须假设,暗物质和暗能量补偿了为达到平衡态所要求的偏差。因此,基于这些差异,这两种宇宙学很难达成统一。

5 宇宙学和人择宇宙学原理

除了科学上的宇宙学以外,还有哲学上的宇宙学,它们包括宇宙学原理和人择原理

在宇宙学原理中,宇宙中并不存在一个特殊的地方,也就是说宇宙是均匀,各向同性的。在这种情况下,人类仅仅是宇宙历史的一个产物。另一方面,人择原理则需要一个理由来解释在当前状态下宇宙为什么是适合人类存在的。在这一理论中,如果宇宙不适合人类生存,那么人择原理在逻辑上的推论就是人类不可能观测此宇宙或者宇宙是不可观测的。

1957年Robert H.Dicke提出宇宙目前的年龄是137亿年。这个推算,部分受到人类现有科学经验的影响。换句话说,基于人类的经验,这个年龄应该在100亿年左右的范围。如果宇宙过于年轻,较重的元素(比如碳)不可能生成。另外,如果宇宙的年龄太大,稳定的行星系统就不可能存在。因此,当我们思考宇宙年龄的时候,我们必须将人类的存在与否作为特殊条件计算在内。1974年Brandon Carter发展了Dicke的主张,并指出如果智能生物(如人类)并不存在,那么宇宙就不会轻易地被观测到,因此也就不存在。这个观念就是人择原理。该原理认为宇宙的存在是由于其观察者存在于一个特定的时期,而且宇宙必须具有一个结构以便智能生物(如人类)能存在。

基于人择原理的观点,宇宙奇迹般地处于完美平衡态。这个平衡是基于科学观测和科学理论。比如,如果自然界的物理常数(无量纲的物理常数)是一个空间和时间的变量,那么行星上的生命就不能存在,甚至一个恒星也不能存在。又比如自然界中的物理常数,若其在宇宙中的可能性并不均匀,那么空间就不可能是三维的。然而,为什么此宇宙具有恰当的结构能产生出高度复杂的生命体(智能)?Steven W. Hawking (霍金) 提出,宇宙既不是开放的也不是闭合的,但在时空上是无边界地存在的。他还提出了一个观点:即使我们能够想象各种可能的宇宙,膨胀的宇宙仍旧是奇迹般地平衡着。如果宇宙膨胀得太快或者太剧烈,那么生命体和星系就不可能进化。如果宇宙膨胀得太慢或太微弱,那么生命体和星系也不会存在。根据这个推论唯一可以确定的是,宇宙中存在的生命和行星系统正在很好的平衡着。

6佛教宇宙观

在古代印度自洽的佛教宇宙观中,最有意思的方面是对浩瀚的空间、难以领悟的时间和生命进行的思考。大量的佛教经典中详细地描述了佛教宇宙观。公元5世纪,伐蘇畔度(世亲)在其所著的《阿毗达磨俱舍论》中,解释了世间的所有现象:广袤的宇宙被譬喻性地描述为由坐落在七个环状山脉和大海中间的苏秘鲁山(须弥山)所构成,那里还有四个大陆围绕着此山脉和大海;人类居住在其中一个被称为南瞻部洲的四边形大陆上;世界的地狱垂直位于南瞻部洲的地下,同时天界和非天垂直地处于上方。而日月围绕着这一单位世界旋转。

在佛教中,这个譬喻性的单位世界,从须弥山的中心一直延伸一千三百万由旬或者是九千万公里远,这和地球到太阳的距离大致相同(译者注:日地距离大约是1.4亿公里),也和太阳系的概念及现实非常一致。另外,一千个单位世界构成了一个小千世界,一千个小千世界组成了一个中千世界,一千个中千世界被称为一个大千世界,而一个大千世界即等价于十亿小世界!包括太阳系在内的银河系大约有两千亿颗恒星,而银河系里大概有几亿个行星系统(译者注:现在的科学研究推断大约有千亿颗行星)。因此,在此意义上,银河系对应于一个佛教里的中千世界,而一个大千世界也许对应于整个宇宙。在自然科学知识匮乏的时代,还没有其它任何的古代宇宙观能够像佛教那样理解宇宙的广袤浩瀚。其它的古代宇宙观,如古巴比伦、古埃及、古希腊和古代中国的文化仅仅能够理解行星和地球上有限的单位世界。相比较而言,佛教宇宙观对天文的认识更加准确。

在佛教中还有一些关于其它世界和宇宙的概念。比如,阿閦佛(不动佛)生活在地球东方一千个佛刹土远的妙喜世界,阿弥陀佛居住在距地球西方十万亿佛土之遥的极乐世界,同时药师琉璃光如来居住在距此东方十恒河沙佛土远的琉璃世界。这里,恒河沙佛土的数量大概是1052,等价于恒河中沙子颗粒的数目。现代宇宙学认为宇宙大概有两千亿个星系,每个星系大概有两千亿颗恒星,宇宙总共有4×1022颗恒星。总之,整个佛土的概念暗示了佛教了解的世界远远大于现代科学所描述的。现代宇宙学中有一个关于包含很多宇宙的多重宇宙的概念。因此,佛教宇宙观和多重宇宙理论高度相似。

佛教也讨论了时间连续性的问题,佛教理论认为一个星球、星系和宇宙从产生到毁灭都经历成劫、住劫、坏劫、空劫四个时期。成劫是产生时期,住劫是处于稳定状态的存续期,坏劫是坏灭的时期,空劫是转变到空无一物的时期,每一个时期都包含二十个中劫。中劫在佛教文字中意味着很长的时间[1],这符合现代宇宙学的观测。

这里要重点注意到关于生命和四个劫期关系的一些有趣观点。在成劫时期,由风轮鼓动水轮形成金刚大地,继而产生了一个以须弥山为中心的世界,风由有情众生的业力所产生。一旦此单位世界产生,有情众生就开始于六道中沉浮,轮回生死。当有情众生在此转世,成劫就完成了。在佛教中,微风被认为是正在增长的业力,有情众生的共业,创造出众生自己的环境,比如行星、恒星、星系和宇宙。此外,生命体由五蕴构成(也就是身体、思想和有情的行为)。而在佛教中,生命中的身体和思想是暂时和合在一起的。

7结论

现代宇宙学中的膨胀理论依附于一个直观的概念,因为开放或者平坦的宇宙在理论中一定有一个起点。另一方面,闭合的宇宙将存在一种永远反复膨胀和收缩震荡的循环行为,宇宙将会在一个大坍塌后的原点重生。但是从最近的监测结果来看,宇宙的闭合状态并不可能发生,而是连续保持在准稳定状态,这类似于无始无终的佛教宇宙观。由于成、住、坏、空四大劫周而复始地发生在星际之间,佛教宇宙观具有圆周性。因此,佛教宇宙观类似于准稳态宇宙学。无论这个观点是否正确,古代印度人为什么能够发现这个膨胀的宇宙世界和难以了知的时间无限性,对此的探索非常有趣。也许古代印度人并没有在物理上认识它们,但是通过精神世界和外在宇宙中的关联,他们能够觉察这个难以理解的世界。

现代宇宙学和佛教有很大的不同。科学关注物质的功能和起源,而佛教的视角则聚焦在生命这个中心。生命在佛教里并不仅仅意味着一个活的实体,佛教还将生命力视为一种本源的能量,并阐述了其原理。现代科学通过观察宇宙中物质的演化来研究所有的现象,这就是宇宙学原则。在科学所关注的物质和佛教所聚焦的生命之间实际存在着一个巨大的鸿沟。到目前为止,科学并没有解决鸿沟的联结问题。换句话说,科学仅仅从物质演化的角度解决普遍性的大问题,人择原理则直截了当地评估人类或者智慧生物发生的种种可能性。人择原理的观点和佛教是不同的,因为它仅仅评估智慧生物和人类本身,而佛教观点则是以生命为中心。

佛教把生命放在所有万物的中心位置,这是佛教的宇宙观。在佛教中,宇宙和地球相对于有感知的生命来说只是环境,而且是由众生自己的业力所创造的。“大地作为盖亚(译者注:大地母神的意思)”的类似于佛教的理论被Lovelock在1979年所提出。在盖亚假设下,地球上的生命掌控了环境,并且在行星上创造了一种适宜的环境。在佛教看来,生命的活动不仅为科学所认识的物质所控制,同时也受个体的业所限制,业力能从环境所聚集的物质中创造出生命本身。因此,业力在宇宙的运行中持续地起着关键性的作用。佛教深刻地解释了生命和环境的功能性和重要性,而且没有违背现有的科学依据。因此,现代科学对宇宙的认识也许需要一个观念性的转变。

 

【注释】:

①人择宇宙学原理:简称人择原理,由鲍罗和泰伯拉提出。这条原理很复杂,简而言之,正是人类的存在,才能解释我们这个宇宙的种种特性,包括各个基本自然常数。因为宇宙若不是这个样子,就不会有我们这样的智慧生命来谈论他。

②自洽:逻辑上而言,一致性(consistency)、相容性、或自洽性,是指其中不蕴涵矛盾。所谓的矛盾有两种解读方式:语义上,当一个命题S是由许多命题组成时,如果所有命题可同时为真,则S是一致的,否则S是不一致的。语法上,公理系统不能推导出两个相反的结果。亦即不存在命题P,使得P→Q和P→~Q同时成立。

文章来源:http://www.iop.or.jp/0818/yamamoto_kuwahara2.pdf

智悲翻译中心

译者:小侍者

校对:圆恳、圆思、噶玛桑丘措姆

 

[1] 每一个劫期大约是800亿年(佛教认为是60亿年),整个一个循环是3200亿年(佛教认为是240亿年),这是一个非常长的时间。此四个劫构成一个循环,并且无始无终地循环下去。佛教描述了宇宙从产生到毁灭的整个历史。(据佛经记载,在住劫的第九劫期间,有佛名释迦牟尼来到娑婆世界成佛度化众生,故推出现在的宇宙年龄大约为132亿年)