第9章 膨胀的宇宙(2)[第2页/共4页]

在第一类弗里德曼模型中，宇宙收缩后又坍缩，空间如同地球大要那样，曲折后又折回到本身。在第二类永久收缩的模型中，空间以别的的体例曲折，如同一个马鞍面。以是，在这类景象下，空间是无穷的。最后，在第三类刚好以临界速率收缩的弗里德曼模型中，空间是平坦的（而是以也是无穷的）。

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。

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。

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。

在随后的几年中，我生长了新的数学技能，从用于证明奇点必然产生的定理中撤除了这个和其他技术上的前提。最后的成果是1970年彭罗斯和我的合作论文。那篇论文最后证了然，假定广义相对论是精确的，并且宇宙包含着我们观察到的这么多物质，则畴昔必然有过一个大爆炸奇点。我们的事情遭碰到很多的反对，部分来自苏联人，因为他们对马克思主义科学决定论的信奉；另一部分来自某些人，他们以为全部奇点的看法是不分歧的，并糟蹋了爱因斯坦实际的完美。但是，人实在不能辩赢数学定理。以是我们的事情终究被遍及接管，现在几近每小我都假定宇宙是从一个大爆炸奇点肇端的。颇具讽刺意味的是，现在我窜改了设法，试图去压服其他物理学家，究竟上在宇宙的开端并没有奇点――正如我们将要看到的，一旦考虑了量子效应，奇点就会消逝。