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第6章 奇點(第2頁,共2頁)

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當彎曲變得越來越厲害時,最初形成這種彎曲的不管什麼東西都會被進一步擠壓,讓那裡的密度更高,形成一個惡性迴圈,直到無情地讓時空崩塌,這種崩塌蒙上了無限大所帶來的灰塵,超出了廣義相對論所能應對的範圍。這種無限大被稱為「奇點」。它們不同於你早些時候看到的量子無限性。它們與量子程式毫無關係。它們出現的原因在於有太多質量或能量,出現在太小的體積裡。它們是區域性的。它們存在的可能性宣告了愛因斯坦引力理論的失效。

在二十世紀六十年代末、七十年代初,在幾乎所有其他人都嗨著,聽著迷幻音樂或尋找新的基本粒子的時候,英國數學物理學家羅傑·潘洛斯(rogerpenrose)和英國理論物理學家史蒂芬·霍金在一系列出色的定理中證明:在一個以廣義相對論統治的大尺度宇宙中,這種崩塌是必然發生的。通過這些定理,他們顯示了愛因斯坦的廣義相對論的確非常謙遜,因為它預言了自身的侷限與失敗之處。

就像牛頓需要一個更大的理論來解釋水星軌道的漂移,現在愛因斯坦也需要一個更大的理論,哪怕僅僅是為了解釋這些崩塌。

你覺得它們會發生在哪裡呢?它們真的能在大自然中被找到嗎?或者僅僅是些理論上的設想?

它們是真實的,我覺得你應該知道到哪裡去尋找它們。

這種奇點中的一個,可說是所有奇點之母,位於我們宇宙的過去,當我們整個宇宙的能量都被限制在一個極小的空間中的時候。

從某種意義上說,我們的宇宙就是從這樣一個奇點中誕生,因此它發生在時間與空間還不是今天這個樣子的時候。

另一個奇點位於遍佈我們宇宙的每一個黑洞深處。

同許多人可能的想象相反,黑洞是「空洞」的反面:它們因某種災難性的塌縮而產生,太多質量被擠壓到太小的體積之中。你接下來就會知道,巨大的恆星死亡就可能引發這個過程。

自從潘洛斯-霍金定理發表後,就有了一個問題一直折磨並激勵許多聰明的腦袋,這個問題就是:既然奇點顯然發生於自然之中,我們又怎麼能把握在該奇點出現之前所發生的事?我們又怎麼可能思考某個時間與空間都已經失去意義的地方?又有什麼理論能被用來考察那些災難性的塌縮?

一個同時統治極大和極小的理論。

因為黑洞與我們宇宙的開端都具有將巨大數量的物質和能量禁錮於一個非常小的空間裡這個特點,因此解答這一現象的理論也應該混合了引力和量子程式。

不管那個能夠比愛因斯坦更好地解釋我們宇宙的理論是什麼樣子,它肯定需要包含時空引力的量子方面。

潘洛斯與霍金證明了愛因斯坦的引力理論有著深層侷限性,無法解釋我們宇宙中的一切,不管是過去,還是現在:在我們到達時空開始之前就失效了,在我們能夠探尋今天的黑洞深處的秘密之時也同樣失效。

說了這麼多,有些人可能認為難以找到引力的量子理論的錯全在愛因斯坦的寶貝——引力理論上。但你已經看到事實並非如此,量子視角中的世界也一樣有問題。

然而,不管多麼困難,你將要試著將兩種理論混合在一起,因為現在你就要出發去探索黑洞了。

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