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內容簡介
人從哪裡來？要到哪裡去？
宇宙從何而生？結局是什麼？
作者經歷上帝的恩典，將物理學的奧祕一一解析
帶領你認識創造奧祕與恩典
本書兩大主題：「物理」與「上帝」，對許多人來說，前者艱深難懂，後者微妙難測。黃小石博士窮極一生探索鑽研物理學之精髓與對聖經真道之認知，講論「上帝」與「物理」的關係。他以通俗的文字闡明許多物理觀念，清楚扼要的解釋多樣新奇的物理現象，讓非科學領域的讀者逐步了解，以科普的角度觀之，極具啟發性。
詩詞，是我「首先思想的」，是我的喜好；
物理，是我「接著思想的」，是我的方法；
上帝，成了我「最後思想的」，直到如今，是我的嚮往。
目錄
序一 真理的追尋——從物理到上帝／郭瑞年、洪銘輝
序二 求知是一條永遠也到不了終點的漫漫長路——序《上帝與物理》／林治平
自序 上帝與物理
理性篇
我的老師
美與物理
奇妙的數學
因與果
悖論
薛丁格的貓
物理篇
電子的故事
狄拉克與反電子
原子的故事
上帝的粒子
黑暗的世界
生命篇
坐看雲起時
人生第一口氣
白髮三千丈
自組結構與生命
線粒體——細胞裡的發電廠
蛋白摺疊
另類黑金——石油與人類的前途
珊迪之夜
宇宙篇
萬物的起源
宇宙簡史
大爆炸論的證據
設計與巧合
羅素的茶壺
神學篇
神蹟（自隱的神）
霍金博士的預言
真理的呼喚
物理與神學
天 堂
跋 ／黃子嘉
致謝
序／導讀
【作者序】
上帝與物理
高懷見物理。——杜甫〈贈鄭十八賁〉
筆者生在戰亂期間，未能接受完整的小學教育，先父教了我一些詩詞代替「國文」，我非常喜歡，可以說我「首先思想的」是詩詞，進了中學愛上了化學，又碰見一位志同道合的摯友蔣淨根，化學便成為我青少年期間最著迷的事。到了要進大學的時候，知道化學的複雜（尤其是有機化學），乃決定去學更基礎（簡單）一些的物理，這可以說是我「接著思想的」，這個決定使得我這一生約有五十年的時間花在物理上面；之後進了研究院接受了耶穌，上帝就成了我「最後思想的」，一直到如今。這是我生命的過程，這三件重疊的思維，也構成了本書的主題。
詩詞，這「首先思想的」，是出自人內在的感情，是主觀的，是以己為中心的；物理，這「接著思想的」是基於對外界的觀察，理性的分析，是客觀的，是以物為中心的；上帝，這「最後思想的」是綜合前面兩種思想，以萬物的創造主宰——上帝為中心的。詩詞是我的喜好，物理是我的方法，認識真理是我的嚮往。耶穌回答羅馬巡撫彼拉多的審問時說：「你說我是王，我為此而生，也為此來到世間，特為給真理作見證。凡屬真理的人，就聽我的話。」真理不只是一個概念、一個想法，也是與我們息息相關的，是具體的；是愛，是涵蓋整個宇宙（包括我們的感情、思想）；是我們的起源，也是我們最終的歸宿。
就先從物理開始吧。物理一詞出自拉丁文 physica，這字是從希臘文 physika得來，乃是「自然之物」的意思。中國古書中最先把「物」與「理」一起提到的，可能算是《莊子》，在《莊子‧天下》篇中說到「判天地之美，析萬物之理」，的確，物理不但是合理的，也更是美的；合理的，也更是美的；物理是需要分析的，也是應當欣賞的，因為研究的對象本來就是美的。物理之所以「迷人」，乃因為自然是極其迷人的。
很多人以為物理很難，其實物理在各種學科中應該是相對比較容易的。任何一種科目，若是有某種大家都能同意的「標準答案」，都算是比較單純的。或許因為我們不熟悉它的思維方式和語文，所以才覺得它難。物理有點像是一種外國語文，比方：物理學裡的「力」與我們「使勁」是兩碼事，「力」是一種「向量」（有方向的量；方向不一樣的力，就是不同的力）。「力」是以物體的「加速度」乘上物體的質量來定義的（慢下來也是加速度，只不過是負的加速度，又因為力是個向量）。質量與重量不同，沒有重量的物體仍然是有質量的；質量與質量之間有吸引力，正比於其質量；質量的大小也決定「動量」的大小（質量乘上速度，也是向量，因為速度是有方向的）；這決定動量（慣性）的質量，與這決定引力的質量，剛好是一樣的（實驗決定的結果），若不然就有得頭痛了。
每當我企圖解釋一些物理的概念，但是常常不能講得很清楚，因為物理的語文是數學，不是中文也不是英文，對任何人都算是一種「外文」。了解到這一點，是簡化物理的開始。另外一個很重要的因素是「物理概念」的定義，通常是一個數學公式，或者是以一種操作的方式來表明。比方說：要說明「時間」是什麼，得以如何測量時間來定義。這也就是為什麼來自不同語系、不同國家的物理學者，談物理總是可以談得通。
物理研究的對象是「合理」的，自然界沒有什麼理由需要合乎我們自以為是的「理」；同時自然界的「理」也是「普及」的、永恆的。所以物理在任何地方、在任何時間都是一樣的。當然物理沒有理由一定要是如此，但是它若不是如此，物理也沒有什麼好研究的了。有人認為，一種文化若是相信自然是出自一位「講理」的永恆創造者之手，這種文化中的物理科學往往比較先進。中國人、印度人、希臘人的古文明都非常發達，人也聰明，但是總不能有系統地發展物理。其實中國人早已知道物理是一種建築在測量上的知識。我國17世紀的哲學家王夫之 (1619-1692) 就說：「蓋格物者，即物以窮理，唯質測為得之。」也許他們認為自然是什麼就是什麼，沒有一定的邏輯規範，以致有蘇東坡的「楊花入水化浮萍，驗之，信然」的說法。這不是說我們不能作物理，而是不知道物理是值得去研究的學問。
一旦我們相信：不同的自然現象都是出於同一位創造者的手筆，就不難相信這些不同的現象都是可以相連的。以筆者的博士論文為例，原是要研究兩種液體的「臨界現象」，就比方水與油，它們在常溫是不能互相溶解的，油總是會浮在水面上。但是若把定量的油和水放在密封的管子裡，然後加溫，當溫度夠高，水和油就彼此相容了（可以想像當溫度夠高，水和油都變成氣體，兩種氣體都是互容的）；若是溫度繼續不斷增高，水的分子與油的分子也都分解，管子裡就只有氫和氧了。若溫度再繼續增高，連質子、中子都分解成為夸克、膠子和能量，就不再有氫和氧的區分了。若是溫度仍然繼續升高，那麼所有的物質就都分解為能量了。按照大爆炸論，這就是相當於宇宙剛開始時候的光景，宇宙處於一種高度勻稱 (symmetrical) 的狀態下（當然更不用說當時沒有若溫度再繼續增高，連質子、中子都分解成為夸克、膠子和能量，就不再有氫和氧的區分了。若是溫度仍然繼續升高，那麼所有的物質就都分解為能量了。按照大爆炸論，這就是相當於宇宙剛開始時候的光景，宇宙處於一種高度勻稱 (symmetrical) 的狀態下（當然更不用說當時沒有水也沒有油了）。
然而當宇宙溫度漸漸降低，就慢慢失去這勻稱的狀態，開始分門別類，產生了許多不同的物質與力場。愛因斯坦(Albert Einstein, 1879-1955) 的夢想就是：有朝一日，人能夠找到一個可以解釋一切物理現象的定理，能夠把重力場與電磁場統一起來（電磁、強交互作用、弱交互作用現在已經統一，稱為「標準模式」(standard model)），這就是他夢寐以求的「統一場論」(Unified Field Theory)。我們不知道至終這理論會是什麼，但是大部分的物理學家都相信這理想必然有一日會實現，能夠解釋宇宙中各種形形色色、五花八門所有的自然現象。
宇宙可以是這麼複雜，卻又是這麼簡單，為什麼它是如此？這答案雖不在物理的領域中，卻是來自物理深處的呼喊。法國偉大的數學家龐加萊 (Henri Poincaré, 1854-1912) 說得好：「科學是建築在事實上，就像房子是用磚頭建成的；但是正如一堆磚頭不是一棟房子，知道許多事實也一樣不是科學。」只知道事實，這並不是科學的終極目的。
也許正如《聖經》所說：「諸天述說上帝的榮耀，穹蒼傳揚祂的手段。」因而使得天文學家特別醉心研究天體，為要察覺造物者的榮耀。美國天文學家瑪麗亞‧米切爾(Maria Mitchell, 1818-1889) 說：「每一個表明自然律的方程式，都是讚美上帝的詩篇。」制訂行星三定理、有「天文學之父」之譽的克卜勒 (Johnnes Kepler, 1571-1630) 在他《和諧的世界》結論中說：「主啊，祢藉著光更增長我們對認識祢榮耀的恩典之光的渴慕。我感謝祢，創造的主宰，因為祢藉著祢的創造，使我喜悅，讓我能以祢手所造的為樂。」
阿們。
【推薦序】
1. 真理的追尋——從物理到上帝 ／郭瑞年、洪銘輝（本文作者分別為國立清華大學物理系教授、國立台灣大學物理系教授）
經過一棟棟高聳的摩天大樓，走向高鐵車站的路上，發覺可見的藍天又少了些；坐在快速的車廂內，眼見周遭乘客透過手裡一機與遠方朋友連線，將世界上各樣的資訊滑進手中。這是當今21世紀科技城生活的寫照。先進科技已滲透到人類生活每一層面，科技化的世界—人造世界已改造了自然世界。試問，在這樣的世代中，我們還需要相信有上帝的存在嗎？科學與信仰的關係究竟為何？是互相牴觸？還是和平共存？我們願意擠出些許時間來思考嗎？這是本書引導讀者探討的目的。
本書兩大主題：「物理」與「上帝」；前者對許多人來說是艱深難懂的，而後者又是微妙難測的。然而對本書作者黃小石博士而言，卻向來是他心中經常思想與嚮往的。物理（科學）與信仰（宗教）在表面上是兩個很不同的領域，兩門很不一樣的學問，可是卻有許多相同的地方。雖用不同的方法，卻是為要認識同一個真理。故此科學與宗教應當是追尋真理的好夥伴，而不是對頭。其實科學與宗教有彼此互補的地方，愛因斯坦在他1954年寫的一封信中說：「沒有宗教的科學是跛的，沒有科學的宗教是瞎的。」宗教與科學若是一味相咬相吞，互不信任，遲早會造成一個又瘸又瞎的社會，既無力成就所渴慕的美善，又看不見自己的無知。
古希臘哲學家亞里士多德認為：「人按照他的本性都有要知道的欲望」，人類共同的欲望，常指向一個客觀的實存，這也正是物理學的目的—想要知道什麼是實存的真象。其實一個指向真神的宗教，是要認識一切實存的來源，宇宙萬物的創造者。藉著祂的啟示，認識實存的真象。
當代物理學家查理‧湯恩斯（美國加州大學柏克萊分校物理系榮譽教授，Maser 發明人，1964年諾貝爾物理獎得主），長期致力於研究與發現屬靈的實存，在2005年獲得了崇高的田普頓獎 (Templeton Prize)。他談述到有關科學與宗教的匯合：科學家渴望知道宇宙是如何進行的？而宗教卻想要明瞭宇宙存在的目的，的確是有目的嗎？那會是什麼呢？宇宙的結構肯定是為此目的而安排的。其實科學與信仰的尋求皆是使用我們的直覺、邏輯、實驗、觀察、感情、靈感，甚至透過啟示以求甚解。至今宇宙尚存著數個懸疑未解的奧袐，例如宇宙中「失落的物質」、人的良知、與自由意志等。科學與宗教必須開放地交談，以了解彼此的異同；一旦發現有不一致時，我們應當努力理解為何如此。
本書引用17世紀哲學家弗蘭西斯．培根在其第一本著作《學術的進步》中所言：上帝其實寫了兩本書，不只是一本。當然我們都熟悉祂寫的第一本，那就是《聖經》。但是祂還寫了第二本書稱為創造。宇宙乃是上帝的創造並非無稽之談，因為宇宙中含有許多的耐人尋思線索， 指向它是出於一個智慧的設計（見本書〈設計與巧合〉及〈線粒體〉等篇）。
我們因著信，就知道諸世界是藉神話造成的，這樣，所看見的，並不是從顯然之物造出來的。—〈希伯來書〉11章3節
19世紀電學之父法拉第論到：「當我思想到自然界裡有許多巨大的力量，每一種力量都足以毀滅人類的生存，但是這些力量卻沉靜地，維持在一種巧妙的平衡之中。不僅沒有危害人類，而且對人類的生活、經濟活動有很大的助益。這樣高智慧的設計，超過語言所能描述，我只能敬畏上帝的智慧。」
他又寫道：「上帝已經給我們一個大自然，這是上帝要我們去學習的一所學校。成為一個科學家對於時代是負有使命的，這使命就是用大自然的知識，去訓練人的心智，使人們培養出終生學習的習慣。」他說：「希望大家不要誤解，而認為既然理智無法洞察未來，理智無法真正找到上帝，人就可以放棄自己應盡的責任；我不認為相信上帝的信心與相信一般事實的信心，有絕對的分別。我認為相信地上的事情和相信天上的事情，是一樣的信心，很多人寧願相信地上的，不肯相信那至高之處的美善，那是人性的軟弱。藉著所造之物來認識看不見的上帝，與藉著所造之物來認識背後的法則，這兩種認識並不互相對立。」
被公認是20世紀最偉大的物理學家愛因斯坦，認為宇宙中最令人難以理解的是，宇宙居然可以被人理解。宇宙的可理解性使人類能夠窺測遙遠的過去，並且構思了一幅非常一致的圖畫，來描述這繽紛多元化世界的演變過程，進而導致科學的可能性；數學的抽象結構則提供了了解宇宙的工具。基於宇宙的可理解性，讓基礎科學最終可宣告它能處理「這世界是如此的」，亦提供給科學和神學一個密切的關係。
我們渴望科學能夠告訴我們有關宇宙的歷史和結構。最終，我們不免會問，在這漫長的138億年宇宙的歷史後面，有沒有一個目的？或是宇宙的發展有沒有任何意義？死亡是一個結束，或許我們希望在死亡之外，另有一個終極目標(Destiny)！然而人心常常是偏向錯誤的，是絕對客觀嗎？我們嚮往人生至真、至善、至美的境界；然而人生中常充斥著痛苦、患難，但是卻無法抹煞博愛、盼望與信心！
20世紀量子物理學家普朗克說得好：「科學不能解釋自然的終極奧袐，這是因為至終我們自己也是這奧袐的一部分。」
本書作者黃小石博士窮其一生探索鑽研物理學之精髓，以及從《聖經》真道之認知中講論「上帝與物理」的關係，整理出五大篇，包括理性篇、物理篇、宇宙篇、生命篇、神學篇。內容豐富且精湛：從數學、物理到神學；從原子、電子、夸克，到最近被證實的希格斯玻色子（俗稱上帝的粒子）；從宇宙大爆炸理論解釋宇宙的起源，到最新的理論認為宇宙中絕大部分是由「暗物質」和「暗能量」所組成的；從存在細胞裡的天然發電廠—線粒體，到石油寶藏與人類能源的危機。
作者以通俗的語言深入淺出地闡明許多物理觀念，清楚又扼要地解釋了多樣新奇的物理現象，讓非科學領域的讀者亦能逐步了解，並且生發出對物理科學更深的興趣與喜好，從科普的角度而言，這是一本甚具啟發性的好書。十分有趣的是，根據物理當今的認知：宇宙是超過三維以上的多維空間，黃博士臆想在高度空間裡的主進入到三度空間中的投射（切面）。並且，他以熱力學第二定律對於天堂的特質作了若干的揣測與推想，此洞見在當代屬靈文獻中確屬難得。
特別值得強調的，在「神學篇」中作者對於真理的真義與追尋有非常深刻的闡明，更是感動了我們的心靈，謹將其精華節錄如下：一切知識尋求的終極目標乃是指向真理。真理，按其定義即是一種真實合理的信念。宇宙中有真理的存在，意味著宇宙是有目的的；倘若如此，那使得真理存在的，豈不希望我們能認識真理呢？再者，《聖經》中的「認識」不只是一種理性的認知，更是一種生命的體驗。耶穌基督宣告說：「我就是道路、真理、生命。」（〈約翰福音〉14章6節）祂不但自稱是真理，祂更是來呼召世人歸向真理，所以生命的主要我們來認識祂，同時祂也給我們一條可行的路到真理的天父那裡去。在人的心中，造物者已安置了尋求真理的欲望，要我們尋找真理，因為祂就是真理的源頭，凡尋找真理的人，就必「聽祂的話」；遵行祂的話的人就是愛祂的人，找到在愛中豐盛的生命，好讓創造主的心意在我們受造的生命中得以成全。
上帝是萬物的創造者，自稱是「自有永有」的那一位，祂是一切實存的證據、萬物的目的與起源。祂是那終極的實存：是物質宇宙、一切真理和自然律及心靈世界的源頭。除非我們真正認識祂，否則我們將無法知道祂創造的目的，然而上帝極其樂意將祂自己與祂的心意啟示給我們。
對於造物者而言，雖然我們沒有任何權利要求祂需要有像一切被造物一般的性質，可以用我們的五官來認識，可以用我們的儀器來測量；但祂仍然藉著「道成肉身」來到人的世界，以祂的死與復活在我們的歷史裡留下清楚又深刻的痕跡，而且祂在祂所造的宇宙浩瀚的星空中，在生命的奇蹟裡，在巧妙安排的自然律的設計裡，在人心中對於愛的渴慕，對於真、善、美的追尋，對於永恆的嚮往，並在我們的心中內尋找祂的本能，讓我們知道祂在那裡。這位「自隱的上帝」，也一直在我們心中引導我們不斷地尋求祂。透過信心我們與神交往，使我們得以看見那個實存—真實的存在。
上帝的事情，人所能知道的，原顯明在人心裡，因為上帝已經給他們顯明。自從造天地以來，上帝的永能和神性，是明明可知的，雖是眼不能見，但藉著所造之物就可以曉得，叫人無可推諉。&
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