第9章 膨胀的宇宙(2)[第2页/共4页]

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。

呼应地，如果，究竟也恰是如此，我们只晓得在大爆炸后产生的事件，我们就不能肯定在这之前产生甚么。就我们而言，产生于大爆炸之前的事件不能有结果，以是并不构成我们宇宙的科学模型的一部分。是以，我们应将它们从模型中割撤除，并宣称时候是从大爆炸开端的。

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！

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。