从无生有？量子真空的谬误

这一主张

2012 年，物理学家劳伦斯·克劳斯出版了A Universe from Nothing（《无中生有的宇宙》），主张量子力学表明了一个宇宙如何能够自发地从"无"中出现。这个论证大致是这样的：在量子场论中，真空并非真正空无一物，其中沸腾着不断生灭的虚粒子。也许我们整个宇宙就是这样一次放大了的涨落。

这个论证在大众无神论话语中影响极大。照其推理，如果宇宙可以从无中产生，我们就不需要用神来解释为什么有任何东西存在。

问题在于，这个论证建立在一个根本性的歧义之上：用"无"这个词去指称两件完全不同的事情。

歧义所在："无"的两种含义

• 1
  哲学意义上的无，即任何东西都完全不存在。没有空间。没有时间。没有能量。没有量子场。没有物理定律。没有真空。绝对的非存在。这才是普通人说"无"时所指的意思。
• 2
  物理学家所说的"无"，即量子真空态。这是一个由量子场论所支配的物理系统，具有能量（称为零点能），遵循特定的数学定律，并存在于一个时空框架之中。它是某个量子场的最低能量状态，但它断然不是无。

当克劳斯说宇宙"从无中"产生时，他的意思是宇宙从一个量子真空中产生。但量子真空已经预设了空间、时间、能量、量子场以及物理定律的存在。这些都不是无，它们恰恰就是需要被解释的那些东西。

量子真空究竟需要什么

一个量子真空要存在并产生任何东西，哪怕只是虚粒子，它需要：

• 1
  空间：量子真空存在于一个空间框架之中。没有空间，真空就没有地方可以存在。
• 2
  时间：量子涨落是时间中的事件。没有时间，就没有什么能够"冒出来"或"消失掉"。
• 3
  量子场：真空是量子场的基态。没有场本身，就没有真空。
• 4
  物理定律：量子力学、广义相对论，以及支配场行为的那些特定常数。没有这些定律，就没有量子涨落。
• 5
  能量：量子真空具有可测量的能量（卡西米尔效应在实验上证实了这一点）。零点能不是零能量，而是一个量子系统所能拥有的最低能量。

因此，"从无生有"的论证在最基本的层面上就失败了：它所从之出发的那个"无"，本身已经是一个结构丰富的某物。真正的问题，也就是为什么会有任何东西存在，包括量子场以及支配它们的定律？，被完全搁置未答。

这对宇宙论论证为什么重要

卡拉姆宇宙论论证（第 1 课）的结论是宇宙有一个原因。"从无生有"的质疑试图推翻这一点，主张并不需要什么原因，因为量子力学允许事物无因而生。

但这个质疑因为两个理由而失败：

• 1
  虚粒子并非无因而生。它们产生于量子场，受物理定律支配，处在时空之内。场与定律就是它们的原因。它们不是"某物从无中来"的例子，而是一种物理状态产生另一种物理状态的例子。
• 2
  终极问题依然存在。即便一个量子真空能够产生一个宇宙，"量子真空为什么存在？"这个问题仍然需要答案。你并没有取消对终极原因的需要，只是把它往后推了一步，推给另一个自身同样需要解释的物理实体。

正如哲学家威廉·莱恩·克雷格所论证的：宇宙论的问题不是"在宇宙之前是什么物理状态？"，而是"为什么会有任何物理性的东西存在？"一个量子真空并不比一个宇宙更能自我解释。

常见质疑