第9章 膨胀的宇宙(2)[第1页/共5页]

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。

操纵多普勒效应，可由测量星系分开我们的速率来肯定现在的收缩速率。这能够非常切确地实现。但是，因为我们只能直接地测量星系的间隔，以是它们的间隔晓得得不很清楚。我们晓得的不过是，宇宙在每10亿年里收缩5%~10%。但是，我们对现在宇宙的均匀密度测量得更不精确。我们如果将银河系和其他星系的统统能看到恒星的质量加起来，乃至按对收缩率的最低的估值而言，其质量总量还不到用以禁止收缩的临界值的1%。但是，在我们以及其他星系里应当包含大量的“暗物质”，那是我们不能直接看到的，但因为它的引力对星系中恒星轨道的影响，我们晓得它必然存在。别的人们发明，大多数星系是成团的。我们能近似地推断，由其对星系活动的效应，在这些成团的星系之间还存在更多的暗物质。将统统这些暗物质加在一起，我们仍只能获得为停止收缩必须的密度的1/10摆布。但是，我们不能解除如许的能够性，能够另有我们尚未探测到的其他的物质情势，它们几近均匀地漫衍于全部宇宙中，它仍能够使得宇宙的均匀密度达到停止收缩所必须的临界值。以是，现在的证据表示，宇宙能够会永久地收缩下去。但是，统统我们能真正必定的是，既然它已经起码收缩了100亿年，即便宇宙将要坍缩，起码要再过这么久才有能够。这不该使我们过分忧愁――到当时候，除非我们已到太阳系以外开辟了殖民地，不然人类早就跟着太阳的毁灭而灭亡殆尽！

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。

所谓的稳态实际获得过最遍及的支撑。这是由纳粹占据的奥天时来的两个灾黎――赫曼・邦迪和托马斯・高尔德，以及一个在战时和他们一道处置雷达研制的英国人，弗雷德・霍伊尔于1948年共同提出的。其设法是，当星系相互分开时，由正在持续产生的新物质在它们中的间隙不竭地构成新的星系。是以，在空间的统统点以及在统统的时候，宇宙看起来在大抵上是不异的。稳态实际需求对广义相对论停止修改，使之答应物质的持续天生，但是有关的产生率是如此之低（约莫每年每立方千米一个粒子），低到不与尝试相抵触。在第一章论述的意义上，这是一个好的科学实际：它非常简朴，并做出肯定的预言可让察看者查验。此中一个预言是，我们不管在宇宙的何时何地看给定的空间体积内星系或近似物体的数量必须一样。20世纪50年代晚期和60年代初期，由马丁・赖尔（他在战时也和邦迪、高尔德以及霍伊尔同事，作雷达研讨）带领的一个天文学家小组在剑桥对从外空间来的射电源停止了普查。这个剑桥小组指出，这些射电源的大多数必须位于我们星系以外（它们中的很多确切可被认证与其他星系相干），并且存在的弱源比强源多很多。他们将弱源解释为较远的源，强源为较近的源。成果发明，单位空间体积内浅显的源仿佛在近处比远处希少。这能够表白，我们处于宇宙的一个庞大地区的中间，这里的源比其他处所希少。