第9章 膨胀的宇宙(2)[第1页/共5页]

这意味着，即便在大爆炸前存在事件，人们也不能用它们去肯定厥后所要产生的事件，因为可预感性在大爆炸处崩溃了。

在这类环境下，看来没有很多需求攻读博士学位了――我预感不能活那么久。但是两年畴昔了，我没有糟糕到那种程度。究竟上，我的事情还停止得相称好，还和一个非常好的女人简・瓦尔德订婚了。但是为了结婚，我需求一份事情；为了获得事情，我需求一个博士学位。

统统的弗里德曼解都具有一个特性，即在畴昔的某一时候（约100至200亿年之前）邻近星系之间的间隔必然为零。在这被我们称之为大爆炸的那一时候，宇宙的密度和时空曲率都是无穷大。因为数学不能真正地措置无穷大的数，这意味着，广义相对论（弗里德曼解以此为根本）预言，在宇宙中存在一点，在该措置论本身崩溃。如许的点恰是数学中称为奇点的一个例子。究竟上，我们统统的科学实际都是基于时空是光滑的和几近平坦的根本上表述的，以是它们在时空曲率为无穷大的大爆炸奇点处崩溃。

1965年，我读到彭罗斯关于任何物体遭到引力坍缩必然终究构成一个奇点的定理。我很称心识到，如果人们将彭罗斯定理中的时候方向倒置以使坍缩变成收缩，假定现在宇宙在大标准上大抵近似弗里德曼模型，这定理的前提仍然建立。彭罗斯定理已经指出，任何坍缩星必然闭幕于一个奇点；当时候倒置的论证则是，任何类弗里德曼收缩宇宙必然是从一个奇点开端。为了技能上的启事，彭罗斯定理需求宇宙在空间上是无穷的前提。因而，在本色上，我能用它来证明，只要当宇宙收缩得快到足以制止重新坍缩时（因为只要那些弗里德曼模型才是空间无穷的），才必然存在一个奇点。

利弗席兹和哈拉尼科夫的事情是有代价的。因为它显现了，如果广义相对论是精确的，宇宙能够有过奇点，一个大爆炸。但是，它没有处理关头的题目：广义相对论是否预言我们的宇宙必然有过大爆炸或时候的开端？对于这个题目，英国数学家兼物理学家罗杰・彭罗斯在1965年以完整分歧的手腕给出了答复。操纵广义相对论中光锥行动的体例以及引力老是吸引这个究竟，他证了然，坍缩的恒星在本身的引力感化下堕入到一个地区当中，其大要终究缩小到零。并且因为这地区的大要缩小到零，它的体积也应如此。恒星中的统统物质将被紧缩到一个零体积的地区里，以是物质的密度和时空的曲率变成无穷大。换言之，人们获得了一个奇点，它被包含在一个叫做黑洞的时空地区中。

第一类弗里德曼模型的奇特特性是，宇宙在空间上不是无穷的，但却没有鸿沟。引力如此强大，将空间折弯使之再绕回到本身，如许就和地球的大要相称近似。如果有人在地球的大要上沿着必然的方向不断地观光，他将永久不会碰到一个不成超出的停滞或从边沿掉下去，反而终究回到他解缆的那一点。第一类弗里德曼模型中的空间与此非常相像，只不过地球大要是二维的，而它是三维的罢了。第四维时候在范围上也是有限的，但是它像一根有两个端点或鸿沟即开端和终端的线。今后我们会看到，当人们将广义相对论和量子力学的不肯定性道理连络在一起时，便能够使空间和时候都成为有限的，而没有任何边沿或鸿沟。