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第三章 膨胀的宇宙(9 / 10)

和杂乱速度。他们指出,即使星系不再总是直接互相离开,这样模型也可从个大爆炸开始。但是他们宣称,这只可能发生在例外模型中,星系在这儿以正确方式运动。他们论证道;似乎没有大爆炸奇点类弗利德曼模型比有此奇点模型多无限多倍,所以结论应该是,实际中没有过大爆炸。然而,他们后来意识到,存在更为广泛具有奇性类弗利德曼模型,星系在那儿并不需要以任何特别方式运动。所以,1970年他们收回自己宣布。

利弗席兹和哈拉尼科夫工作是有价值。因为它显示,如果广义相对论是正确,宇宙可以有过奇点,个大爆炸。然而,它没有解决关键问题:广义相对论是否预言宇宙必须有过大爆炸或时间开端?对这个问题,英国数学家兼物理学家罗杰·彭罗斯在1965年以完全不同手段给出回答。利用广义相对论中光锥行为方式以及引力总是吸引这事实,他指出,坍缩恒星在自己引力作用下被陷入到个区域之中,其表面最终缩小到零。并且由于这区域表面缩小到零,它体积也应如此。恒星中所有物质将被压缩到个零体积区域里,所以物质密度和空间——时间曲率变成无限大。换言之,人们得到个奇点,它被包含在叫做黑洞空间——时间个区域中。

初看起来,彭罗斯结果只适用于恒星,它并没有涉及到任何关于整个宇宙过去是否有个大爆炸奇点问题。然而,正当彭罗斯在创造他定理之时,个正在尽力寻求个问题可用之完成博士论文研究生。两年之前即被诊断得ALS,通常又被称为卢伽雷病或运动神经细胞病,并且被告知只有两年可活。在这种情况下,看来没有很多必要攻读博士学位——预料不能活那久。然而两年过去没有糟到那种程度。事实上,事情还进行得相当好,还和个非常好姑娘简·瓦尔德定婚。但是为结婚,需要个工作;为得到工作,需要个博士学位。

1965年,读到彭罗斯关于任何物体受到引力坍缩必须最终形成个奇点定理。很快意识到,如果人们将彭罗斯定理中时间方向颠倒以使坍缩变成膨胀,假定现在宇宙在大尺度上大体类似弗利德曼模型,这定理条件仍然成立。彭罗斯定理指出,任何坍缩必须终结于个奇点;其时间颠倒论断则是,任何类弗利德曼膨胀模型必须从个奇点开始。为技巧上原因,彭罗斯定理需要以宇宙在空间上是无限为条件。所以事实上,能用它来证明,只有当宇宙膨胀得快到足够以避免重

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