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。
我们在这一章已经看到,在不到半个世纪的时候里,人们几千年来构成的宇宙观被窜改了。哈勃关于宇宙收缩的发明,以及关于我们本身的行星在茫茫宇宙中微不敷道的熟谙,只不过是起点罢了。跟着尝试和实际证据的堆集,人们越来越清楚地熟谙到,宇宙在时候上必须有个开端。直到1970年,在爱因斯坦广义相对论的根本上,彭罗斯和我才证了然它。这个证较着示,广义相对论只是一个不完整的实际,它不能奉告我们宇宙是如何开端的,因为它预言,统统包含它本身在内的物理实际都在宇宙的开端见效。但是,广义相对论宣称本身只是一个部分实际,以是奇点定理真正显现的是,在极初期宇宙中必然有过一个时候,当时宇宙是如此之小,人们不能再不睬会20世纪另一个巨大的部分实际――量子力学的小标准效应。20世纪70年代初期,我们被迫从极其庞大范围的实际了解宇宙窜改到从极其藐小范围的实际了解宇宙。在我们尽力将这两个部分实际连络成一个单一的量子引力论之前,上面起首描述量子力学这个实际。
固然弗里德曼只找到一个模型,实在满足他的两个根基假定的共有三类模型。在第一类模型(即弗里德曼找到的)中,宇宙收缩得充足慢,如许分歧星系之间的引力使收缩减缓,并终究停止。然后星系开端相互靠近,而宇宙收缩。刚开端时间隔为零,接着它增加到最大值,然后又减小到零;在第二类解中,宇宙收缩得如此之快,引力固然能使之迟缓一些,却永久不能使之停止。刚开端时间隔为零,最后星系以稳恒的速率相互分开;最后,另有第三类解,宇宙的收缩快到足以刚好制止坍缩。但是,固然星系分开的速率永久不会完整变成零,但是却会越变越小。