神蹟與科學

　　在現今科學發達的時代，讀者可能會質疑耶穌施行神蹟的可行性，因此筆者在本文，以耶穌在約翰福音記載的第一個神蹟「水變酒」作為例子，¹從科學的角度，來分析耶穌「水變酒」神蹟的可行性和超越性——指向耶穌是「神的兒子」，擁有超越世人的能力。

神蹟的定義

　　若從聖經的角度來看，神蹟就是神所行的事蹟，即神的作為，包括一切神向人施恩的行動或幫助人得勝的事件。²除此之外，大自然本身及其現象也可歸類為神蹟。³但是，若從科學的角度來看，神蹟普遍地被接受為一些超自然，不遵循或違反自然定律，不能用科學（理論／定律）來解釋的事件或現象。⁴那麼，聖經中記載的神蹟，是否必定違反自然定律，不能用科學來解釋？答案是「不一定」，因為一切自然或科學理論／定律都不是人所「發明」的，而是創造萬物的神，在太初時已經設立，之後在漫長的歲月中，逐漸被人「發現」出來，例如牛頓發現的「萬有引力定律」(Newton’s law of universal gravitation) 和之後愛因斯坦發現的「相對論」(theory of relativity)。因此，從大自然的現象入手，並不能正面或反面証實「神蹟」的存在。⁵一些不能即時給予解釋的事件或現象，可能只是因為當時人已知的科學／自然定律未能解釋而已。⁶因此，從這個角度來看，「絕對科學／自然定律」的觀念是不存在的。另一方面，縱然一件事情或一些現象的發生，可以用已知相關的科學／自然定律來解釋，但是如果根據當時「神蹟」發生的處境或條件，卻不能解釋它發生的時間和過程，它的出現可能是神的自我啟示，或是神干預世上活動的標記 (sign)。⁷在舊約中，神自己親自或藉著祂的僕人（天使和先知）施行「神蹟」，直接或間接地向人啟示祂（和祂的作為）。⁸在新約中，神則透過祂的兒子耶穌基督、或祂的僕人衆使徒，施行「神蹟」來啟示祂（和祂的作為）。⁹

耶穌「水變酒」神蹟

　　在約翰福音第一個神蹟中，耶穌將用來潔淨用的水變成大量的好酒（約2:1-11）。按照已知的化學反應，要直接將反應物 (reactant)「水」(H₂O)變成產物(product)「酒／酒精」(CH₃CH₂OH)，根本是不可能發生的，因為酒的釀製過程，一般是糖（葡萄糖／果糖）加上酵母菌 (yeast)，然後經過發酵作用下，最後轉化為酒精和二氧化碳 (CO₂)（圖〈一〉）。

圖〈一〉：糖發酵的化學反應
C₆H₁₂O₆ (sugar) + yeast → 2 CH₃CH₂OH (ethanol) + 2 CO₂
　糖 + 酵母菌 → 酒精 + 二氧化碳

　　釀酒是世界上最古老的食品加工方式之一；發酵也是人類較早接觸的一種生物化學反應。現代釀製葡萄酒的方法，一般包括以下程序：(1) 葡萄種植與採收；¹⁰(2) 破皮；¹¹(3) 發酵；¹²(4) 陳釀：澄清、過濾、裝瓶。¹³釀製葡萄酒的條件要控制適宜，才能產生上佳品質的葡萄酒。釀製葡萄酒的條件包括：¹⁴(1) 葡萄品質；¹⁵(2) 適當和適量的酵母菌；(3) 發酵過程之環境，例如溫度、 ¹⁶氧氣含量、¹⁷和酸鹼度。¹⁸因此，如果要將水變成酒，水中必定需要高含量的「糖」並適當和適量的「酵母菌」，並且須要在適當的溫度和酸鹼度，並低氧含量之環境下，經過一段時間的化學反應，才能產生「酒精」。

　　縱然用來潔淨用的水可能含有發酵需用的反應物「糖」和催化劑「酵母菌」，¹⁹但是它們的含量一定很低，而且還要配合適當的發酵環境（溫度、酸鹼度、氧氣含量），因此在短時間內製造大量高品質的葡萄酒，簡直是一件不可能發生的事。還有，猶太人婚筵用的葡萄酒是「紅酒」而不是「白酒」，因此在釀製的過程中，需要「帶皮」發酵，以增添酒紅色。所以，如果要將所有用來潔淨用之六口石缸的水，²⁰在短時間內完全變成高品質的酒是不可能的話，²¹要將它們全部變成高級的「紅葡萄酒」，就更加是一件不可能的事。所以，根據現時已知的糖發酵的化學反應，要將潔淨用的水變成酒，肯定是不可能發生的。那麼，耶穌這個水變酒的神蹟，是否一定不可能用科學來解釋？

　　根據物理學中質量守恆定律(law of conservation of mass)，在一個「封閉系統」(“closed system”) 內，即使隨著時間的推移，它的總質量(total mass) 仍是保持不變，因為系統質量不能改變，即是不能增加或消除。這定律意味著質量既不能被創造，也不能被破壞，儘管它可能在空間中重新排列，或是該實體可能在形式上發生變化。例如在圖（一）所顯示糖發酵的化學反應中，反應前的糖 (C₆H₁₂O₆) 之化學成分的質量（6個碳 “C” + 12個氫 “H” + 6個氧 “O”）是等於反應後產生之酒精 (2 CH₃CH₂OH) 和二氧化碳 (2 CO₂) 的總質量（也是6個碳 “C” + 12個氫 “H” + 6個氧 “O”）。因此，按照質量守恆定律，如果在一個封閉的系統（石缸）內只有水 (H2O) 的成分（氫和氧）而沒有碳的成分，除非有物質從該系統外面輸入，否則任何化學反應也不可能在該系統中產生含有碳成分的酒精 (CH3CH2OH)。

　　根據上文之討論，石缸內即使含有碳成分的糖，但是數量有限，不足以變化成大量的酒精。但是，如果根據愛因斯坦所發現之質能守恆公式 (E=mc²)，²²以光速將能量從一個封閉系統的外面輸入，就有可能在該系統中產生一些原先不存在的「新物質」。所以，在第一個神蹟中，耶穌將石缸（封閉系統）內的水變成酒，其中一個可行的科學方法，是按照這個質能守恆公式，以光速將「能量」從祂的身上（外面）輸入石缸內，「創造」大量的好酒。²³雖然我們無法完全知曉耶穌採用那種方法／方式（可以或是不可以用人已知的科學來解釋）施行「水變酒」的神蹟，但是有一件事可以肯定，就是在當時神蹟發生的環境（條件）下，只有耶穌才能夠將六口石缸內的水，在一瞬間完全變成好酒，其他人根本不可能做到。²⁴所以「水變酒」不單是一個「神蹟」，更是一個「標記」，²⁵標誌著耶穌是神的兒子（和基督），擁有超越世人的能力，不受物質質量的限制。

註：

1. 關於其餘耶穌在約翰福音所行的神蹟，如何涉及科學範疇之詳細討論，可參看筆者稍後出版的著作《約翰福音的七個神蹟：敍事結構、舊約猶太背景、希羅神明背景、與科學範疇之探討》。
2. 例如：創24:12-27；撒上14:23。
3. 例如：伯5:9-10；詩8:1, 3; 19:1; 89:5。
4. 根據劍橋英文辭典，「神蹟」的定義是「一種不遵循通常的自然規律，被認為是由神造成的不尋常且神秘的事件」(A “miracle” is defined as “an unusual and mysterious event that is thought to have been caused by a god because it does not follow the usual laws of nature.”)。
5. 聖經中一些神蹟，是透過大自然現象發生的，例如：在出埃及記中，耶和華神用強風把紅海分開 (14:21)。
6. 例如：一些先前未能用牛頓力學解釋的現象，之後透過愛因斯坦的相對論，可以得著解釋。
7. 當然天使或撒但（及他統領的鬼魔）也有一定的「超能力」，可以行神蹟奇事，但其目的卻不同—前者是幫助人認識神，後者卻是迷惑人遠離神。
8. 例如：神（的使者）從荊棘裡火焰中向摩西顯現（出3:2）；神藉摩西施行十災（出7:14-12:36）；神使約但河的水斷絕，立起成壘（書3:12-17）；先知以利亞使婦人之子復活（王上17:17-24）；先知以利沙以二十個餅和一些新穗子餵飽一百人（王下4:42-44）。
9. 例如：耶穌在約翰福音所行的七個神蹟；使徒彼得醫治一個生來瘸腿的人（徒3:1-10）；保羅使猶推古復活（徒20:7-12）。
10. 葡萄樹一般結果的時候，是在種植後2-3年，而且不論葡萄樹的樹齡是多少，只有每年新長出來的枝子才會結出果實；因此，果農每年都必須修剪枝幹，以致每年的產量得到保證（比較耶穌在約15:1-5有關「我是葡萄樹」的講論中，指出父神是栽培葡萄樹的人，凡屬耶穌結果子的枝子（信徒），祂就修理乾淨，使枝子結果子更多）。
11. 當果農把葡萄果實採收後，酒莊一般會採取「去梗」的步驟，將帶有過於苦澀單寧的梗去除。另一方面，為了提升葡萄酒的品質，酒莊便會將去梗後的葡萄進行篩選，把有瑕疵的葡萄以及參雜其中的葉子或雜物拿走，然後把果實「破皮」並放置在有利於酵母菌生長環境之發酵桶（或罐）中等待發酵。這些發酵容器會預先被低劑量的二氧化硫 (SO₂) 處理，以防止在發酵過程中，葡萄被微生物感染。如果是釀製紅葡萄酒，在發酵過程中會「帶皮」發酵，以增添酒紅色。
12. [1] 在發酵過程中，酵母菌（作為發酵過程中需用的催化劑 “catalyst”）繁殖增加的同時，會將葡萄裡的糖分（葡萄糖和果糖），轉化為酒精與二氧化碳。這些酵母菌的來源，可以是大自然，或人工添加，而不同種類的酵母菌會產生不同風味的葡萄酒。紅葡萄酒發酵所需要的溫度，通常會比白葡萄酒高。當葡萄汁液在發酵容器中發酵成酒精的同時，浸泡在容器中的果皮和果肉，在5-7日後便會釋出葡萄酒的色素和勁度。最後，當糖分被完全轉化，或是酒精濃度到達一定的百分比時，發酵過程便會停止。一般而言，當酒精濃度到達16% 時，酵母菌會被殺死，因此如果沒有另外添加酒精，大部分釀製的葡萄酒之酒精濃度不會超過16%。
13. 紅葡萄酒的陳釀時間一般是4個月至4年不等。在陳釀過程中，釀酒師須要使用不同的方式，透過放進不同的「添加物」，來「澄清」紅酒中的雜質。「澄清」後的紅酒，經過「過濾」後被裝瓶，但是也有許多紅酒是不經過澄清和過濾的步驟，目的是增添酒的風味和厚實感。由於太熱或太冷都會對葡萄酒造成損害，所以葡萄酒存放的最佳溫度是大約10-13 °C。其次，葡萄酒須避免直接或間接被天然光線或人工光線照射，否則酒會變舊或改變味道。
14. 不同的發酵環境（例如溫度、氧氣含量和酸鹼性）會影響酵母菌之生長和效用，繼而影響發酵的速度並酒精的濃度和純度（數量和質量）。
15. 葡萄的品質視乎葡萄樹出產地之氣候（溫度、濕度、雨量等因素）和土壤質素。
16. 一般釀酒環境的適合溫度是 20-30 °C之間，因為這個溫度間較適合酵母菌的繁殖和作用。相反，釀酒溫度過低或過高，都會對酵母菌作用產生不利的影響。另一方面，溫度的高低也會影響釀製出來的酒之風味和口感。
17. [1] 釀葡萄酒過程中須盡量避免額外的氧氣接觸，否則酵母菌會被抑制的同時，醋酸菌會繁殖擴增，將發酵出來的酒精進行氧化化學反應，結果產生醋酸，使釀出來的酒混雜著濃厚的醋味，破壞了葡萄酒的味道。酒精氧化成醋酸的化學反應如下：CH₃CH₂OH (ethanol)  +  O₂  +  yeast  →  CH₃COOH (acetic acid)  +  H₂O　（酒精+氧氣+醋酸菌→醋酸+水）
18. 同樣，發酵過程中的酸鹼度，會嚴重影響酵母菌的繁殖和作用。
19. 當客人進入主人家裡時，會先從門口的石缸內，將一些水舀出來，作潔淨之用（約2:6），而當石缸內的水不夠時，家主的僕人就會按需要而添加；因此，在這段將水舀出和倒滿的過程中，很有可能會將一些「添加物」加進石缸內的水裡面，而在這些「添加物」中，雖然可能包括不同類型的「糖」和「酵母菌」，但是要含有大量製造「葡萄酒」所需的葡萄糖和果糖，並適當和適量的酵母菌的話，簡直是不可能的事。
20. 在耶穌時期，猶太人所用每口石缸的容量大約可以盛2-3桶水（約2:6，每桶水＝10加侖／40公升），即20-30加侖（80-120公升），所以6口石缸大約可以盛120-180加侖水，即480-720公升水；這是非常大的數量。
21. 耶穌將六口石缸內的水全部變成上等品質的紅葡萄酒（約2:10「好酒」kalo;V oinoV）所需用的時間，最長也只是從耶穌開始吩咐用人把六口石缸倒滿水，直到用人把水舀出來的這段時間而已。可想而知，這段由水變成酒的時間是非常短暫的。
22. 質能守恆公式 (E = mc²) 是一種闡述能量（E）與質量（m）間相互關係理論的物理學公式；公式中的 c 是物理學中代表光速的常數（即光在真空中的速度，c = 3 x 10⁸ m/s）。自物理學家愛因斯坦發表「E = mc²」的質能守恆公式後，不同的研究人員便嘗試從實驗中證明這條公式。他們設想從碰撞的光子中（能量），創造出電子和正電子（電子的反粒子）。由於當時實驗技術及設備有限，構想一直只停留在理論階段。直到1997年，科學家終於找到證實這項理論的方法，從純粹的光（能量）中創造物質，達至真正的「無中生有」。電子是構成物質的基本粒子之一，是原子的外殼部分。相反，光子是質量為零的基本粒子；換言之，從光子中製造電子，即是從無到有創造物質。參看D. L. Burke et al., Positron Production in Multiphoton Light-by-Light Scattering, Phys. Rev. Lett. 79, 1626 (1997)。到了2021年，美國魯克黑文國家實驗室（BNL）成功應用愛因斯坦「E = mc²」質能守恆公式，從光中創造物質。科學家使用「相對論重離子對撞機（RHIC）」，將2個帶正電的金離子在真空中加速至光速的99.995％，此時金離子周圍會出現一堆光子，像雲一樣隨著金離子移動。當金離子彼此通過而不發生碰撞時，周圍的光子在互相作用下產生電子 (e^–) 和正電子 (e⁺)。科學家指出，這種由能量轉化為物質的現象，正是愛因斯坦「E=mc²」質能守恆理論的直接結果，也就是能量與物質是可以互換的（質能互換）。在這項研究分析中，科學家測量了6000多對電子、正電子與系統中的能量、質量分布和量子數 (quantum number)，均與理論計算得出的結果一致，同時也觀測到光在真空中的偏振現象 (polarization phenomenon)。雖然這項研究只是實現基本測量，但是研究人員相信隨著科學技術的不斷發展，在不久將來會有更多實驗數據，去確立愛因斯坦「E = mc²」質能守恆定律。參看 J. Adam et al., Measurement of e+e− Momentum and Angular Distributions from Linearly Polarized Photon Collisions, Phys. Rev. Lett. 127, 052302 (2021)。
23. 從約2:7-8的記載，耶穌曾經「吩咐」用人「把缸倒滿水」，之後又再「吩咐」他們 「現在可以舀出來，送給管筵席的」，因此，耶穌可以透過祂聲音的「能量」，以光速輸入石缸內，創造大量的好酒。究竟耶穌如何將石缸內的水變成酒？其中的兩個可能是：(1) 直接用祂的能量在石缸內製造適量的酒精分子 (CH₃CH₂OH)，同時清除石缸內水的一切雜質，最後將兩者（酒和水）按著適當的比例混和一起，變成濃度剛好的「好」酒；(2) 按照酒精分子結構，首先在石缸內製造所需用的碳元素 (C)，然後按著比例將它與石缸內的水 (H₂O) 進行相應之化學反應（耶穌身上的「聲能」提供進行化學反應需用的「化學能」），使C、O、H三種元素重新排列組合，變成濃度剛好的「好」酒。因著耶穌是萬有（包含世上所有物質與能量）的來源（約1:2「萬有是藉著他（耶穌）造的…」），祂的能量是無限的（比較約3:34-35「神所差來的…神賜聖靈給他（耶穌），是沒有限量的。父愛子，已將萬有交在他手裡」），一切自然定律或科學也是祂設立的，所以耶穌可以由無變有，也可以按照祂所定的科學定律（不論是人已經發現或是未曾發現），在祂掌控之環境（條件）下，用祂無限的能量（透過質能守恆公式、能量轉化、或是其它方法），在短時間內將石缸內潔淨用的水變成好酒。從這個角度來看，無論這個神蹟可以或是不可以用人已知的科學來解釋，只有耶穌才能夠將六口石缸內的水，在一瞬間全變成好酒；相反，任何人在該環境（條件）下，根本不可能做到，所以「水變酒」是一個「神蹟」，標誌著耶穌是神的兒子（和基督）。
24. 即使在現今科技發達的時代，科學家在任何實驗環境下，採用任何方法，也不可能短時間內將石缸內用來潔淨用的水，全部變成上等品質的好酒。
25. 關於在約翰福音中「神蹟」與「標記」的關係，參看筆者早前發表的文章（任志明著。《約翰福音第一個「神蹟—標記」的剖析》。2018年8月號院訊。香港：中國浸信會神學院，2018年）。