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宇宙有"开端"吗？
这里讨论的当然是很久很久以前的事情，久到远早于我们的地球出现以前，即整个宇宙开始出现的那一瞬间。
如此浩瀚的宇宙究竟是如何诞生出来的呢？
这是一个非常难以回答的问题。先有古代的宗教家和哲学家，后有物理学家，全都绞尽脑汁想要解开这个谜团。然而，这个问题涉及的过去实在过于久远，即使有人给出回答，要想找到能够揭示当时情况的确切证据也是一件极其困难的事情。探索的现实情况是，进入20世纪以后，物理学家通过复杂的推理和演算，对于宇宙在诞生一瞬间所发生的事情总算形成了一些假说。
1922年，俄国数学家亚历山大·弗里德曼（1888～1925）利用广义相对论推测宇宙空间从过去到未来应该如何变化，结果表明，在诸多的可能性中有一种是"宇宙应该持续膨胀"。
宇宙开始于体积为零、密度为无穷大的一个"点"
1970年，英国物理学家史蒂芬·霍金和数学家、物理学家罗杰·彭罗斯一起，按照弗里德曼的宇宙模型和甚至更加复杂的宇宙模型探讨将时间向过去倒推宇宙空间应该如何变化。他们得到的结论是，"如果只在广义相对论的框架内分析的话，追溯膨胀宇宙的过去，它应该一直收缩，最后必然要坍缩为大小为零的一个'点'(奇点定理)。"
将膨胀宇宙向过去追溯最后得到的那一点被称为"奇点"。奇点的体积为零，那里的物质密度和温度都为无穷大。换句话说，追溯宇宙的过去，推测得到的宇宙起始的样子根本就无法想象。当然，这并不是根据现实观测得到的结论，而不过是利用数学公式推导出来的一个结果。
追溯宇宙的过去最后得到一个奇点，这个结论被称为奇点定理，曾经使物理学家备感困惑。这是因为，对奇点进行的物理学计算的结果全都是无穷大，完全失去了意义。因此，如果认为宇宙是开始于一个奇点的话，就根本无法搞清楚宇宙究竟是如何诞生的。
幸好，奇点定理只是单纯基于广义相对论得到的一个结论，毕竟还有规避这个奇点定理的办法。霍金清楚地意识到，由于会导出奇点定理，"只利用广义相对论是无法说明宇宙诞生瞬间的情况的"，他需要引入其他理论来研究宇宙诞生瞬间所发生的事情。
（更多精彩图片及完整内容请阅览《科学世界》2013年第7期）
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