大與小,高與矮,本來就是一個相對的量,就好比,巨大的宇宙,原本就是來自一個奇點。
奇點是一種沒有固定形狀的、沒有體積的不可思議的存在。作為一個世界的發生之初,它應該具有所有形成宇宙中所有物質的勢能,而這種勢能----正是我們所言的能量,我們可以想像,能量是一種無形的東西的,所以奇點是無形的。同時我們還可以想像,在某一點上宇宙奇點的這一勢能平衡被打破,於是偶然的,能量便不斷轉換為物質,而經過若干年而形成了我們的宇宙---物質與能量的共生體。它是存在於宇宙形成之前的「第一推動」(雖然宇宙形成之前沒有「時間」這一概念)——然而我們不能想像的出的是什麼東西引發了這一奇點勢能平衡的被破壞。數學上,奇點是沒有大小的「幾何點」,就是不實際存在的點,這是很令人難於理解的。令人難於理解的還有,沒有大小的奇點物質竟然是能級無限大的物質。這些是同我們現有的理論和觀念不相合的。
文明越發展,往往是會往兩個方向,要麼越來越大,要麼越來越小,但是這兩個方向,其實是一個方向,這個四級文明,就是這樣掀開了高級文明的一角面紗。
在廣義相對論中,對奇點的研究是一個重要的課題,它既是能量條件最早的應用之一,也是全局方法在廣義相對論中初試鋒芒的範例。在能量條件簡介的引言中曾經提到,廣義相對論的經典解,比如sharzshild解-存在奇異性。這其中有的奇異性-比如sharzshild解中的r=2m-可以通過坐標變換予以消除,因而不代表物理上的奇點;而有的奇異性-比如sharzshild解中的r=0-則是真正的物理奇點。很明顯,在奇點研究中。真正的物理奇點才是感興趣的對象。
奇點顯然就是那些時空結構具有某種病態性質的時空點。但稍加推敲,就會發現這種說法存在許多問題。
首先,「病態性質」是一個很含糊的概念。究竟什麼樣的性質是病態性質呢?顯然需要予以精確化。其次,廣義相對論與其它物理理論有一個很大的差異。那就是其它物理理論都預先假定了一個背景時空的存在,因此,那些理論如果出現奇點-比如電磁理論中點電荷所在處的場強奇點,可以明確標識奇點在背景時空中的位置。但廣義相對論描述的是時空本身的性質。因此在廣義相對論中一旦出現奇點,往往意味着時空本身的性質無法定義。另一方面,物理時空被定義為帶z度規的四維流形,它在每一點上都具有良好的性質。因此,物理時空按照定義就是沒有奇點的。換句話說,奇點並不存在於物理時空中。
既然奇點並不存在於物理時空中,自然就談不上哪一個時空點是奇點,從而也無法把奇點定義為時空結構具有病態性質的時空點了。但即便如此,象sharzshild解具有奇異性這樣顯而易見的事實仍然是無法否認的,因此關鍵還在於尋找一個合適的奇點定義。如果存在不完備非類空測地線,則時空流形具有奇點。這就是多數廣義相對論文獻所採用的奇點定義。
奇點究竟是什麼樣子的?對此,人們曾經試圖給出一個直觀描述,可惜一直沒能找到一種直觀描述足以涵蓋所有可能的測地不完備性。人們曾經認為奇點的產生意味着某些幾何量(比如曲率張量)或物理量(比如物質密度)發散,如果是這樣。那麼沿不完備非類空測地線運動的試驗粒子所遇到的將是趨於無窮的潮汐作用或其它發散的物理效應。sharzshild奇點及大爆炸奇點顯然都具有這種性質。但細緻的研究發現,並非所有的奇點都是如此。…
奇點是時空中被挖去的點(或點集)。比如sharzshild奇點與剛才提到的錐形奇點是被挖去的r=0,大爆炸奇點則是被挖去的t=0。但這種描述如果正確的話。那麼通向奇點的所有測地線,無論類時還是類光,必定都是不完備的。換句話說,如果奇點是時空中被挖去的點(或點集),那麼它的存在將同時意味着類時測地不完備性與類光測地不完備性。上面舉出的所有例子都具有這一特點。
根據黑洞理論,黑洞中心存在一個密度與質量無限大的奇點,所以要定義黑洞之前,必須定義奇點。借用愛因斯坦的橡皮膜類比,假如一個物體的能量或者質量足夠大。它就會將橡皮膜刺出一個