致敬霍金：探索宇宙永不止步( 二 ) 3月14日

上世纪七十年代，霍金与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，即在极一般的条件下，按照广义相对论，宇宙大爆炸必然从一个奇点开始。这一工作使他们共同获得了1988年的沃尔夫物理学奖。然而这个奇点是一个密度无限大、时空曲率无限高、热量无限高、体积无限小的“点” ，一切已知物理定律均在奇点失效，包括通常用来研究宇宙的广义相对论、万有引力理论。奇性定理也表明，广义相对论是不完备的，它无法告诉我们宇宙是如何开始的。

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2008年，霍金在NASA50周年纪念会上发表演说

面对“奇点疑难” ，霍金认为宇宙初始阶段由于极其微小从而需要考虑量子效应。 1983年霍金和哈特发通过综合广义相对论与量子力学知识，发表了《宇宙的波函数》论文，开创了量子宇宙学的研究。他们创造性地建立了量子宇宙“微超空间模型” ，引入“虚时间”的概念，正式提出“无边界宇宙”设想，即“宇宙的边界条件就是没有边界” 。在霍金提出这个宇宙模型之后，几乎所有的量子宇宙学的研究都是围绕这个模型展开的。 1992年宇宙背景探险者卫星(COBE)首次检测到微波背景因方向的不同有非常微小的变化，与无边界宇宙模型的预测相符合，表明霍金的宇宙模型具有一定的有效性。