第八章宇宙学与物理学的统、一 XXI 怎樣的宇宙？ QUE UNIVERSO? VI50ToMs 703 暗蔽能量 energia 25% escura 暗蔽物質 5% massa escura 己知宇宙 世纪宇宙論 universo 3.5 conhecido 澳 Macau,China 贵
第八章 宇宙学与物理学的统一
§8.1一个好汉三个帮 本章涉及“霍金的宇宙”，并非指这些理论均是由 他一个创造的，他的同事和合作者在这些理论的建立 和完善过程中也做出了相当重要的贡献。 霍金的主要贡献： 1、和罗杰彭罗斯起证明了著名的奇性定理 2、证明了黑洞的面积不减定理 3、证明了黑洞附近的量子效应 4、对量子引力论的杰出贡献 5、对量子宇宙论的开创性贡献
§8.1 一个好汉三个帮 本章涉及“霍金的宇宙” , 并非指这些理论均是由 他一个创造的，他的同事和合作者在这些理论的建立 和完善过程中也做出了相当重要的贡献。 霍金的主要贡献： 1、和罗杰·彭罗斯一起证明了著名的奇性定理 2、证明了黑洞的面积不减定理 3、证明了黑洞附近的量子效应 4、对量子引力论的杰出贡献 5、对量子宇宙论的开创性贡献
费因曼(Richard Feynman 费因曼是一名杰出的物理学家，他对 原子弹理论做出了不可磨灭的贡献 1965年他因在量子力学方面的贡献而获 得诺贝尔奖。 他的主要贡献在于向基础的经典假设 即每个粒子只有一个特定的历史进行了 挑战，而是认为粒子从个位置到另一 个位置可沿着时空的每一可能的路径运 动
一 、费因曼（Richard Feynman) 费因曼是一名杰出的物理学家，他对 原子弹理论做出了不可磨灭的贡献。 1965年他因在量子力学方面的贡献而获 得诺贝尔奖。 他的主要贡献在于向基础的经典假设， 即每个粒子只有一个特定的历史进行了 挑战，而是认为粒子从一个位置到另一 个位置可沿着时空的每一可能的路径运 动
二、瑞斯Martin Rees) 瑞斯是英国皇家天文学家，其主要贡 献在相对论天体物理学、黑洞和宇宙学 方面，最大的贡献是发现了类星体的动 力源是一个大质量的旋转黑洞
二、瑞斯(Martin Rees) 瑞斯是英国皇家天文学家，其主要贡 献在相对论天体物理学、黑洞和宇宙学 方面，最大的贡献是发现了类星体的动 力源是一个大质量的旋转黑洞
三、哈特尔(James Hartle) 哈特尔的研究方向是把广义相对论用 于天体物理学，特别是宇宙学。他的主 要贡献在对引力波、相对论天体和黑洞 等方面进行的研究。他与霍金提出了著 名的宇宙起源“无边界假说
三、哈特尔(James Hartle) 哈特尔的研究方向是把广义相对论用 于天体物理学，特别是宇宙学。他的主 要贡献在对引力波、相对论天体和黑洞 等方面进行的研究。他与霍金提出了著 名的宇宙起源“无边界假说”
四、彭罗斯(Roger Penrose) 彭罗斯是当今世界最杰出的数学家， 他的主要贡献在时空奇点和量子引力论 等方面。他认为量子力学必须加以改造 并且一直致力于发展量子化引力的研究 方法
四、彭罗斯（Roger Penrose) 彭罗斯是当今世界最杰出的数学家， 他的主要贡献在时空奇点和量子引力论 等方面。他认为量子力学必须加以改造， 并且一直致力于发展量子化引力的研究 方法
五、索恩(Kip Thorne) 自20世纪60年代以来，索恩一直站在 黑洞和宇宙学的最前沿。多年来，他倡 导并促成了LIGO引力波探寻计划
五、索恩（Kip Thorne） 自20世纪60年代以来，索恩一直站在 黑洞和宇宙学的最前沿。多年来，他倡 导并促成了LIGO引力波探寻计划
§8.2时空奇点 奇点定理 奇点定理：假定广义相对论是正确的，宇 宙中包含着我们观测到的这么多物质，则过去 必须有一大爆炸奇点 奇点定理表明，广义相对论仅是一个不完 全的理论，它不能告诉我们宇宙是如何开始的， 所以广义相对论是一个部分理论。在极早期宇 宙中有过一个时刻，那时宇宙是如此之小，以 至于人们不能再不理会20世纪另一个伟大的部 分理论一 量子力学的小尺度效应 Polar-Ring星系的NCG4650A
§8.2 时空奇点 一 奇点定理 奇点定理：假定广义相对论是正确的，宇 宙中包含着我们观测到的这么多物质，则过去 必须有一大爆炸奇点。 奇点定理表明，广义相对论仅是一个不完 全的理论，它不能告诉我们宇宙是如何开始的， 所以广义相对论是一个部分理论。在极早期宇 宙中有过一个时刻，那时宇宙是如此之小，以 至于人们不能再不理会20世纪另一个伟大的部 分理论——量子力学的小尺度效应。 Polar-Ring星系的NCG4650A
奇点的消失 在《时空的大尺度结构》(1973)中，奇点定理被 表述为： 如果时空满足下述条件： (1)不含类时曲线； (2)满足（无宇宙学项的）爱因斯坦方程和能量条件 (p+pp+∑P120), (3)足够一般，并且(4)包含闭类空双曲面 那么这种时空不可能在所有类时和类光的方向上是测 地完备的。 随着研究的深入，思维的成熟，十多年后，霍金改 变了想法。现在，他想做的是说服其他物理学家：宇 宙的开端没有奇点 只要考虑量子效应，奇点则会 消失
二、奇点的消失 在《时空的大尺度结构》（1973）中，奇点定理被 表述为： • 如果时空满足下述条件： • （1）不含类时曲线； • （2）满足（无宇宙学项的）爱因斯坦方程和能量条件 （ρ+pi ; ρ+∑pi ≥0）， • （3）足够一般，并且（4）包含闭类空双曲面， • 那么这种时空不可能在所有类时和类光的方向上是测 地完备的。 随着研究的深入，思维的成熟，十多年后，霍金改 变了想法。现在，他想做的是说服其他物理学家：宇 宙的开端没有奇点——只要考虑量子效应，奇点则会 消失
奇点定理表明，广义相对论仅是一个 不完全的理论，它不能告诉我们宇宙是 如何开始的，所以广义相对论是一个部 分理论。在极早期宇宙中有过一个时刻， 那时宇宙是如此之小，以至于人们不能 再不理会20世纪另一个伟大的部分理 论一量子力学的小尺度效应 Polar-Ring星系的NCG4650A
奇点定理表明，广义相对论仅是一个 不完全的理论，它不能告诉我们宇宙是 如何开始的，所以广义相对论是一个部 分理论。在极早期宇宙中有过一个时刻， 那时宇宙是如此之小，以至于人们不能 再不理会20世纪另一个伟大的部分理 论——量子力学的小尺度效应。 Polar-Ring星系的NCG4650A