第9章 膨胀的宇宙(2)[第1页/共5页]

但是究竟何种弗里德曼模型描述我们的宇宙呢？宇宙终究会停止收缩并开端收缩，还是将永久收缩下去吗？要答复这个题目，我们必须晓得现在的宇宙收缩速率和它现在的均匀密度。如果密度比一个由收缩率决定的临界值还小，则引力太弱不敷以将收缩停止；如果密度比这临界值大，则引力会在将来的某一时候将收缩停止并使宇宙坍缩。

一小我能够绕宇宙一周终究回到解缆点的思惟是科学胡想的好题材，但它在实际上并没有多粗心义。因为能够证明，一小我还没来得及绕回一圈，宇宙已经坍缩到了零标准。你必须观光得比光还快，才气在宇宙闭幕之前绕回到你的解缆点――而这是不答应的！

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。

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。

或许，在统统大抵近似实在宇宙的模型中，只要弗里德曼模型包含大爆炸奇点。在弗里德曼模型中，统统星系都直接相互分开――以是一点都不奇特，在畴昔的某一时候它们必须在同一处。但是，在实际的宇宙中，星系不但仅直接相互分开――它们另有一些斜向速率。以是，在实际上它们向来没需求刚幸亏同一处，只不过非常靠近罢了。或许，现在收缩着的宇宙不是来自于大爆炸奇点，而是来自于更初期的收缩相；当宇宙坍缩时，此中的粒子能够不都碰撞，而是相互离得很近飞过然后又分开，产生了现在的宇宙收缩。那么何故得知这实际的宇宙是否从大爆炸肇端的呢？利弗席兹和哈拉尼可夫所做的，是去研讨大抵和弗里德曼模型相像的宇宙模型，但是考虑了实际宇宙中的星系的不法则性和混乱速率。他们指出，即便星系不再老是直接相互分开，如许的模型也能够从一个大爆炸开端。但是他们宣称，这只在某些例外的模型中仍然能够产生，那边统统星系都以精确的体例活动。他们论证道，仿佛没有大爆炸奇点的类弗里德曼模型比有此奇点的模型多无穷多倍，以是我们的结论应当是，在实际上并没有过大爆炸。