Page 350 - 世界学

334 世 界学 Shi Jie Xue

所有满足广义相对论的时空似乎都有奇点。难道广义相对论一定会导致奇点的出现
吗？他俩认为不会，他们推测，这可能是由于人们把时空的对称性想像得太好所致。

他们认为，真实的星体坍缩不可能做到严格球对称，只要不是严格球对称，下落物
质就会从球心擦肩而过，形不成奇点。

彭罗斯是坚定的广义相对论拥护者，他必然不同意这两个苏联人的言论。他认
为奇点是广义相对论本身带来的，是时空固有的，星体塌缩即使不严格对称，也会

形成奇点。奇点的形成与时空对称性无关。彭罗斯以黑洞为例，推翻了苏联人的论
述，这个结论被称为“奇点定理”。

那这个和霍金有什么关系？霍金当时还在读博士，在了解了彭罗斯的结论后，
他产生了很浓厚的兴趣，把博士论文课题放在了奇点研究上。
彭罗斯仅是针对星体坍缩，即星体形成的白洞和黑洞。霍金则把从白洞和黑洞

的研究推广到宇宙的大坍缩和大爆炸。1965 年证明了大爆炸的初始奇点和大坍缩
的终结奇点。之后他俩结缘，成为合作者，1973 年经过多年完善，正式提出了最

符合的数学模型。
现在量子力学有一个猜想，就是真空零点能理论。这个理论认为，即便宇宙时

空尚未出现时，宇宙处于虚空状态，也就是绝对真空，但这种真空还是“假真空”，
因为真空中充满了巨大能量。这些巨大能量以不确定性的量子涨落形式，正负虚粒

子随机成对出现，又成对正负湮灭消失。
如果这种量子随机涨落永远是均衡对称的，宇宙就不会出现。但杨振宁和李政
道的宇称不守恒理论给量子力学和天体物理学封闭的天空撕裂了一道口子，一缕强

光照射下来，完全颠覆了人类对宇宙微观世界的认识。
这个理论用数理建模和实验验证告诉人们，宇宙并不是永恒完美对称的，而是

会有对称性破缺。也就是说量子随机涨落过程中的正负虚粒子对并不总是 100% 全
部相互湮灭，总有那么一些正粒子残留下来，发生了膨胀，这就是宇宙奇点。宇宙

奇点从这些破缺残留的正粒子中诞生，并爆炸开来（也可以理解为膨胀开来），逐
步冷却，由纯能量转化为今天我们看到的所有物质。

当然，宇宙来源在科学界也还没有一个统一定论，还处于争论中。有人认为奇
点理论是根据标准宇宙理论，也就是根据大爆炸宇宙模型得到的，是根据爱因斯坦
广义相对论和场方程得到的一个真空解，是天体物理学和量子力学主流科学界的共