太空物理学新发现的启示 | | |
澳洲昆士兰大学 钟茂森博士 The University of Queensland, Australia | |
（此文曾在2003年7月4－6日举行的澳洲宗教研究协会学术会议上用英文宣讲）
佛法与科学常常是互相揭示、互相说明的。最近，我从太空物理学上又得到了一些启示。净公上人（净空老法师）曾在宣讲华严经时多次提到，佛陀教育是关于宇宙人生真相的教育，现代科学已在逐步证实释迦牟尼佛在经中所讲的真相。净公上人的这些开示引发了我发掘太空物理学与佛法关系的兴趣。我最近浏览了美国国家航天航空管理局（National Aeronautics and Space Administration,简称NASA）的网络文献。美国NASA于1958年创建之后,成为世界领先的航天物理中心。我阅读了NASA科学家们的有关宇宙形成及发展的文献,很受启发，近代科学在宏观世界的研究中，证实了佛教《华严经》、《般若经》、《大乘无量寿经》所描述的许多真相。
现代太空物理学研究的是我们这个宇宙的形成与发展。这门学科是建立在阿尔伯特·爱因斯坦著名的相对论和量子力学的理论基础上的，许多的发现都是靠高深的数学推导出来的,普通没有数学和物理学背景的人可能很难去理解。不过，我们今天不必去钻研那些数学公式，重要的是我们从这些科学研究中去领悟一些讯息。下面我将详细为各位分析，这些现代的科学研究发现与释迦牟尼佛在约三千年前所讲的宇宙真相如此惊人的相似。这里我将用平实的语言，尽量避免数学推导，着重在让大家理解其中的理念，并结合佛对宇宙真相的阐述做对照性的说明。我将论述以下三点：
1、时空是假相
2、无中可生有
3、宇宙之起源
1、时空是假相
在物理上要证明这个现象不是一件容易事，虽然我们在这里不过分去强调数学推导，然而要说明这个理念多少还是要借助于爱因斯坦的相对论。相对论是爱因斯坦在二十世纪初提出的关于在「非牛顿系统」中的匀速与加速度运动的理论。十七世纪中到十八世纪初的英国物理学家牛顿建立的物理学，适用于三度空间的物体运动，尤其是地球上小型缓慢物体的运动，比如我们日常生活中所见的汽车、火车的运动，飞机的飞行等等。而爱因斯坦的相对论却是完全不同的系统。在牛顿理论中，空间和时间是绝对不变的，而爱因斯坦相对论中空间、时间、质量、能量都是相对可变的。这个理论完全改变了现代物理学的方向，为宇宙探索奠定了理论基础。爱因斯坦本人于1922年获得了诺贝尔物理学奖，后来被美国《时代周刊》评为「20世纪的伟人」。他被后人尊为「现代科学之父」。（注：他获诺贝尔物理学奖实际上是在光电效应方面的贡献。）
相对论有两个层次的理论：特殊相对论和广义相对论。特殊相对论适用于匀速运动的物体，而广义相对论适用于加速运动的物体。爱因斯坦第一篇相对论的论文发表在1905年一个学术杂志《物理学年志》上。同一期中还刊载了他关于布朗式运动与光电效应的论文，使他于1922年获得了诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦和其他几位学者，发现当物体在接近光速运动中，许多物理特性会改变，例如物体的长度、体积等。物体的长度与速度的关系可以用以下的数学公式来说明：
Lv是运动中物体的长度
Lo是静止时物体的长度
V是运动物体的速度
C是光的速度，即每秒约30万公里
这个公式告诉我们，当物体在高速运动时（接近光速时），在我们的眼中，它的长度会缩减。下图描述了物体长度与速度的函数关系。
图一：物体的长度与速度的关系
因此,当一个物体以光速运动时,那么V＝C,→V∕C＝1,则。我们此时会看到物体没有任何长度和体积（Lv＝0）。也就是说,根据爱因斯坦的公式推理，物体的大小、长短、距离在光速状态下统统消失。打个比方说，在一定条件下，你看澳洲与美国之间没有距离。用另一个比喻看，在一定条件下，你可以同一时刻在地球与火星上出现，因为地球与火星的距离在此条件下没有了！正如美国NASA的太空物理学家斯丹·奥顿沃博士讲的，物体可以在不同的地方同时出现。所以远近的距离不是绝对的,它是依赖观察者之状态而定。因此，绝对独立的空间和距离是不存在的，那只是人的错觉而已。
在观察者眼中，物体处于光速状态时，物体的体积、空间和长短、距离就突破了。如果观察者处于深度禅定状态，他眼中的空间和距离也突破了。据记载，中国近代高僧虚云老和尚，在禅定之中到达天上（兜率天内院），听弥勒菩萨讲经说法，这个真实的记载，成为当代中国佛教的佳话。而自古至今，在禅定之中突破空间、距离者不乏其人。
佛与大菩萨们都有这种能力。普贤菩萨在《华严经普贤行愿品》中讲「我以普贤行愿力故，一一佛所，皆现不可说不可说佛刹极微尘数身。」释迦牟尼佛在《佛说大乘无量寿庄严清净平等觉经》中说「彼佛（阿弥陀佛）如来，来无所来，去无所去」，又说：（大菩萨）「诸佛刹中，皆能示现，譬善幻师，现众异相」。以上我们可以看到，突破空间、距离已不是神话，这完全取决于观察者的状态，用现代物理学的理论可以解释。因此佛家讲「此方即净土。净土即此方」，西方极乐世界就在当下，是完全可以理解的。
以上论述的是空间距离是假相，而至于时间也是假相，在物理学的相对论中也有精辟的论证。在爱因斯坦物理学中一个关键的假设前提，便是光的速度是宇宙中最高速度，并且是永远不变的。也就是说，光不管在任何情况下都是以每秒299,792公里（约30万公里∕秒）运行，这是物体可以达到的最高速度。特殊相对论是在这一前提下提出来的。
那么，让我们先考虑日常生活中的一个例子。假设我们现在在一辆快速行驶的火车上踱步。我们在火车里感到自己在走得很缓慢，因为我们用火车作为我们的参照物。而一个火车外的观察者看到我们正在快速地超过他，这是因为我们相对火车的速度慢，但相对于车外观察者的速度很快的缘故。
现在我们再考虑一个例子。假设我们乘上一架太空飞船，这架太空飞船正在以接近光速的速度飞离地球。假设现在我们在太空飞船上用一个特定的时光仪器，每秒钟向地球观察人员发出一个光的讯号。在我们这些太空船员眼中，相对于地球观察员的相对速度极快（接近于光速）。我们在太空船中看到时钟信号仪器每秒钟发出的光信号很正常，每秒钟的时间长度没有增加或减少。而对于地球观察员来讲，他们所收到的光信号比较缓慢，因为光从高速飞离的太空船上返回地球需要一定的时间。也就是说地球观察员每次收到信号的间隔，比太空船上的一秒钟要拉长（即一秒钟又加上光返回地球所需的时间）。在这种情形下，地球的观察员观察到的每秒钟的时间间隔拉长了,时间走的缓慢了。这种现象称为“时间蔓延”（Time Dilation）。理论上讲，你可以将很短的刹那延长至极限长的时间，而你自己身体都几乎没有任何老化。这便容易理解无量寿经中讲的「如来正觉，其智难量，无有障碍，能于念顷，住无量亿劫，身及诸根，无有增减，所以者何？如来定慧，究畅无极，于一切法而得最胜自在故」。所以如果我们证得了如来的定慧，这种超越时间的能力便是自然而然的了。
另外一个关于时间蔓延效应的著名例子，是爱因斯坦的「孪生兄弟」的例子。刚才讲的太空飞船，假设离开地球高速运行二十年，当然这个二十年是按我们地球日历来算的。假设有两个孪生兄弟同一天出生后，便分成两种生活方式，一个留在地球上过普通人的生活，另一个被送上这一艘高速运行的太空飞船，二十年之后再返回地球。二十年过后怎么样呢？我们看到地球上的兄弟变成二十岁的青年了，而从太空飞船上返回的这个孪生兄弟还很年幼，比方说可能只有三岁而已。这是因为对于太空高速飞行的孪生兄弟，二十年缩短为三年的时间，而他的身体功能的成长也相对缓慢。
再进一步来讲，太空飞行员返回地球实际上是一种进入「未来」（即从三岁进入二十岁）。另一方面讲，对于太空飞行员来讲，如果时间可以进一步的减慢，乃至于减成一个负数，那么这个太空飞行员便可以从「现在」回到了「过去」。
佛和菩萨有这种能力，能在同一时刻返回无限的过去和进入无限的未来。《华严经普贤行愿品》讲到「我（普贤菩萨）能深入于未来，尽一切劫为一念，三世所有一切劫，为一念际我皆入。」
综上所述，空间与时间是可变的错觉现象。在一定条件下，空间与时间可能会完全变样。事实上，最近所发现的宇宙黑洞就证明了这个理念。根据美国NASA太空物理学家的说法，黑洞中的时间与空间可能互相替换。这意味着空间可能变成时间的样子，时间可能变成空间的形状。佛法称时间与空间都是「不相应行法」，意思就是抽象概念，并非真实。再举一个生活中最容易感受的例子。比方我们乘飞机从香港20号起飞，到美国还是20号。所以诸位不要执着时间的概念，因为时间是假的！最近净公上人正好讲到《华严经华藏世界品》一段「无有始终，若觅始终，如空中求迹，如影中求人」（这里「始终」是指时间）。
2、无中可生有
谈到这个理念，让我们先引用美国NASA太空物理学家斯丹·奥敦沃博士的一段结论「自然界为我们揭示的物理现象往往同我们一般观察和认为的现象有天渊之别。例如，人在运动中的老化方式完全不同；空间可以变形；物质可以从纯能量中产生；物质可以在真空状态下忽然出现。」只要有足够的能量，物质便会从此产生，所谓「无中生有」。要证明这一点，我们可以借用一下爱因斯坦的质能守恒定律。这个定律讲，在一定条件下，能量可以凝聚成有质量的物质，物质的质量也可以分解为能量。这个守恒公式是：
E＝mc2
这里，c 是光的速度，即每秒约三十万公里；E是能量；m是质量。能量等于质量乘以光速的平方。
反过来，质量也可以从纯能量中产生。我们只要将这个公式倒装一下，变成：
m＝E∕c2
也就是，在一定的条件下，能量可以在一无所有的真空中变现出物质。换句话说，东西可以无中生有。事实上，在量子的微观世界中，我们常看到物质在虚空中自然出现。
这个物理学的发现，证实了佛经里所讲的「空即是色」（「色」指物质）,令我们想起《无量寿经、受用具足品》中所讲的：（极乐世界）「受用种种，一切丰足。宫殿、服饰、香花、幡盖，庄严之具，随意所需，悉皆如念。若欲食时，七宝钵器，自然在前，百味饮食，自然盈满，…事已化去,时至复现」。极乐世界中这种自在的生活状况，用现代的物理学完全解释得通。也就是说，极乐世界的人，可以随时将能量变现出物质来用，用完之后，又将物质变为能量而化去。他们的能量从何而来？他们是从一心念佛的念力中释放出巨大的能量，可随心所欲地变现物质。诚如《无量寿经》上所讲的「应念现前，无不具足。」
无中可生有，有也可归于无。现代物理学认为,物质实质只是「场」而已。爱因斯坦说「物质是由场强很大的空间组成的」。又说「并非既有场又有物质，因为场才是唯一的存在」。并认为物质只是人的错觉,所谓「色即是空」。这一点在佛教中，许多修行者都证实了。中国50年代的高僧大德圆瑛法师曾在禅定状态中穿过关锁的大门而出去。这就证明了物质是人的错觉。
3、宇宙之起源
物理学中认为在量子世界里，物质可以从空无中产生。这里量子是指最小的能量单位。那么我们的宇宙从何产生的呢？科学家告诉我们，宇宙也是从空无中产生的。
美国NASA的奥敦沃博士说：当物理学家讲到这个「空」字，他们是在搞一个文字谜，因为我们平常观念中以为真空便是「空」，便是什么都没有，而实际上，物理学家很清楚，真空还不是真正意义上的「空」。而宇宙形成以前的这个状态，既没有时间，也没有空间，连真空都没有。这个状态，并非我们一般心目当中所思量的空无状态。
奥敦沃博士承认说【我们目前还没有一套完整的数学理论来描述这个宇宙前的状态，但是可以推断它是多维次。产生现在这个大宇宙的空灵状态并不是毫无一物，也不是我们今天所懂得的任何一物。我们用「空无」这个词，是不得已的说法。这样看来，《牛津大辞典》中讲的「空无」，于今天我们所发现的「空无」是完全不同的物理概念】。
佛家讲：宇宙本来的状态，在佛经上用「自性」或「佛性」或「心性」来表达。它并无形相，但确实存在，不得已才称之为「空」。打个比方说就容易理解，这个「空」就好比是磁铁的磁性，磁性是看不见、摸不着的，但你不能说它没有，学过物理的人都知道，磁性的作用极大，发电机与电动机都因磁力而显功用。佛家用「八不」来表达这种状态「不生不灭，不常不断，不一不异,不来不去。」佛家认为这种空灵能现妙有，能现宇宙万物之相。佛在三千年前就指出这种空灵是我们的心性。《首楞严经》云「诸法所生，唯心所现，一切因果，世界微尘，因心成体。」这里讲的「心」，就是自性，就是本来面目。最近，日本东京的科学工作者江本胜博士经过八年对水的微观观察，发现水的结晶体的形状能随着人的思想语言而变化。善心善言对水，水的结晶体形状就很美丽。恶意恶语对水，水的结晶体形状就很丑陋。证明佛经上所讲的万法唯心所现，唯识所变。
现在我们来看看科学家认为的宇宙形成的那一刹那是什么样子的。科学界目前广泛所接受的是所谓「宇宙大爆炸」的形成理论。根据大爆炸的理论，我们的宇宙是在大约100至150亿年以前在一个宇宙大爆炸中产生的。大爆炸以前,没有空间，也没有时间。那一种状态不是我们可以想像出来的。就连许多宇宙的定律在当时也不适用。佛用「不可思议」来描述这种状态，而科学家也承认这种状态我们可能永远不能用思维去理解。然而，佛告诉我们用「不思不议」的禅定方法，在精神意志深度集中时，所有的念头都放下，这时一切障碍我们了解真相的东西都去除了，那么宇宙的本来面目便完全显现，这种境界称为「明心见性」。那么我们的宇宙在出生之前有多大呢？根据科学家的计算，宇宙的大小当时只有10-33厘米。即0.00…001（33个0）厘米。这一个极微小的数字无法用我们常规思维去想像。打个比方来说，如果我们头上一根头发直径是0.01毫米，切取这根头发的直径平面，将这个宇宙原点放入我们的这个头发中,可以在这根头发的直径距离上平行放置多少个这样的原点呢？通过计算，我们可以放置一百万亿亿亿个这样的宇宙原点！
要知道，我们目前广袤的宇宙所蕴藏的全部信息原本存在于这样小的微粒之中！这些信息包括宇宙中所有的时空，所有的星系，包括过去、现在、未来,也包括你跟我！令人瞠目结舌的是，我们身上的一根头发竟能包容这么多亿亿亿个宇宙！难怪佛给我们讲，「大小不二，大小平等」，《华严经》中讲的「一多相容」。原来，无限大和无限小是没有差别的。佛常讲，不可计数的世界国土可以从一个人的汗毛孔中现出来。我们也可以从身边的例子中理解「大小不二」，例如：澳洲净宗学院图书馆所藏的一套大藏经有八十多册。我们知道，现在有大藏经的CD，仅两片而已。八十多册的大藏经体积很大，两片CD的体积很小，然而它们所容纳的信息却完全相同。这也是「大小不二」。
另一个不可思议的现象是，从这个小微粒扩张成大宇宙，所需的时间极其的短促。太空物理学家告诉我们，在10-33秒内，这个微粒扩张了1026倍。按这样的扩张速度来讲，在千分之一秒内，这个极小的微粒已扩张成比目前我们的太阳系还要大！我们平时看电影，电影机的底片每1∕24秒换一张，我们已无法觉察画面的分断了。千分之一秒比1∕24秒更短好多倍，我们何以能觉察呢？宇宙的产生原来是瞬间完成的！佛家讲大千世界「一时顿现」。那么，「一时顿现」是什么时候呢？正是当下！一时顿现宇宙全体，顿现之后，马上又顿时消失。举个生活中的例子容易理解，在黑暗的大厅里一开灯，厅内全景一时顿现,一关灯，全景顿消。《首楞严经》云「当处出生，随处灭尽」，此之谓也。
所以，现代科学讲的宇宙起源可归结如下：宇宙原本是「空」，在「空」中忽然产生了一个微粒，微粒在瞬间形成了宇宙，而从此便开始不断的向无限推展。由宇宙原点变成大千世界。对于这个原点，现代科学只有一个数学的描述，并不知道它到底是什么。而佛明白的告诉我们，这个微粒是一种无明妄动的幻相。本来是清净无有一物的，忽然起了妄想，产生幻相，从而由细的幻相进入粗的幻相，世界宇宙随之展开。而整个宇宙是本来无所有，实际不可得，当下毕竟空。
最后，有人问到我们宇宙以外的其它的宇宙时，美国NASA太空物理学家这样回答「根据广义的相对论，我们的宇宙代表了一切万事万物，包括了时间空间，包括了所有的星系乃至我们尚未发现的太空。其他的宇宙代表了完全不同维次的时空。那些其它的宇宙现在或将来都无法与我们有物理性的交流。它们简直就是在无限与永恒的另一边，无法用我们的观察而达到的。」
释迦牟尼佛在《华严经》里为我们介绍说，宇宙与宇宙是重重无尽的，而我们之所以不能看到其它宇宙，是由于我们的妄想执着挡住了我们的视野。如果我们能将妄想执着通通放下，我们便能清楚地看到所有的宇宙，佛就是具有这种能力的人。在不起心不动念，不分别不执着的时候，心地极清净，「净极光通达」，便是「此方即极乐世界，极乐世界即此方」。
现在来总结一下以上讨论的几个要点：
第一，空间与时间仅仅是人的错觉。在某种条件下，空间与时间都可以消失。你可以从不同地方同时出现，也可以同时进入过去现在未来。
第二，无中可生有。物质可以从空无中变现出来。纯能量可以转换成物质,物质也可以转换成能量。
第三，宇宙是从一个极微小的原点，在瞬间变现出来的。物理学家推证宇宙的产生，是顿现的。
虽然，目前太空物理学的研究已相当深入，但是浩瀚的太空对科学家来说仍是一个很大的谜。科学家发现的愈多，愈感到对宇宙的认识微不足道。而三千年以前，释迦牟尼佛不但为我们揭示了宇宙的真相，而且为我们指出了证悟宇宙真相的方法。
诚如净公上人所感叹的，可惜现代的科学家没有学习佛法，否则科学将会有更突破性的进步。我们深深相信和殷切盼望，随着科学的发展，佛所说的许多宇宙人生的真相会逐步被证实。
最后让我引用现代科学之父的阿尔伯特·爱因斯坦的一段话，作为总结：
「未来的宗教将是宇宙的宗教，他应当超越个人化的神，避免教条和神学,涵盖自然和精神两方面。它的根基，应建立在某种宗教意识上，这种宗教意识来源于宇宙万物合而为一的体验。佛教正是以上所描述的那种宗教。若问哪种宗教可以应付现代科学进展的需求，那么这个宗教便是佛教。」
无论对于佛法还是科学，我都是一个初学者。此文仅是抛砖引玉，若有不妥之处，敬请十方大德人士批评指正。
参考文献：
《佛说大乘无量寿庄严清净平等觉经》
《大方广佛华严经》
《大佛顶首楞严经》
Acezel, Amir, 1999, God’s Equation: Einstein, Relativity, and the Expanding Universe, Dell Publishing.
Clark, Ronald W., 1971, Einstein: The Life and Times by, published, Avon Books.
National Aeronautics and Space Administration on-line literature: http://www.nasa.gov
作者简介：
钟茂森博士，1973年出生于中国广州市，1995年毕业于中国广州中山大学岭南学院经济系，1997年获美国路易斯安娜理工大学工商管理硕士（MBA），1999年获金融博士学位。他曾在美国德州大学布朗斯威尔分校和肯萨斯州州立大学任金融助理教授，目前已经在美国和世界的金融、经济学杂志上发表了12篇学术论文，在美国和世界金融学术会议上发表了20篇论文，并两次荣获美国金融学术会议最佳论文奖，现任澳洲昆士兰大学（The University of Queensland）商学院高级讲师。他业余时间喜欢修学佛法，在净空老法师门下学习多年。
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