时间简史续编-第6部分
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从射电望远镜得到的第一个结果暗示我们，我们有一个非常不同的宇宙。它具有的射电星系数目比一个光滑的、稳态的宇宙所应有的更多得多。因此宇宙不是处于一种连续创造的状态。它更显得是随着时间演化。
射电星系的研究看来非常明确地指出，宇宙具有演化的历史。这在1965年获得戏剧性的证实。美国的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊用他们的射电望远镜接收到宇宙背景辐射。这是从创造宇宙的热大爆炸遗留下来的残余热辐射。它证实了宇宙不能处于稳态。
他们的射电望远镜收到的微弱热辐射非常冷，它对应于刚好比三度开尔文更低的温度的天空背景，这的确是非常冷。但是如果你在宇宙学中弄清这些辐射的起源，它就告诉你宇宙的过去一度曾经是不可想象地炽热，其温度为几百万度。我们现在所接收到的只是一种残余，是宇宙极早相的辐射化石。这些和大爆炸也就是由突然创造引起大爆炸的思想相符。
从我们接收到的这种辐射化石说明了：在遥远的过去存在一个非常热、非常紧密的宇宙。或者粗略地讲，你可想象这是一种开启万物生涯的宇宙爆炸。我们现在看到它正随着时间膨胀并逐渐冷却下来。
邓尼斯·西阿玛
我还记得在剑桥的有关脉冲星的学术报告会。我想那次演讲的题目《一种新的射电源族》是很乏味的。托尼·赫维许准备演讲。但是谣传说，它不仅仅是什么枯燥的射电源新族，而是某种更壮观的、更瑰丽的东西。会议从通常的射电天文学家教室移到一间非常大的演讲厅，还是被挤得水泄不通。这个谣言流传得很广。
脉冲星就是在这会议上第一次发表的。关于它们究竟是什么，进行了一些讨论；很显然地，它们必须是非常紧密的物体，可是不清楚它们是否为白矮星，这种非常紧密的物体，虽然非常奇异，却是天文学家非常熟悉的。它们或许是所谓的中子星。它们比白矮星紧密得多，或者可以说几乎处于黑洞状态。这花了几个月的时间才讨论清楚。托马斯·高尔德，这位早先和霍伊尔以及邦迪在剑桥的合作者，首次清晰地论证，脉冲星只能是旋转的中子星，而不是别的什么东西。
这样，过去纯粹是理论的构造，而且从未被天文学家认真看待过的紧密物体，忽然间变成全世界射电天文学家都能观测到的，处于某类射电源中心的物体。此外，由于中子星几乎是处于黑洞的条件，中子星的半径只比同等质量黑洞的半径大几倍，那些认真接受黑洞概念的人，因此信心百倍。
安东尼·赫维许
回到30年代，当詹姆斯·查德威克发现中子时，人们用计算推测出一种非常奇怪的物体。引力是一种极其巨大的力量。一颗恒星把燃料用光时，引力甚至就会把该恒星从太阳尺度凝聚成直径只有几英里的球，把恒星中的大部分物质转变成这些中子。它似乎把物体压扁使之不存在，把正负电荷挤压得如此紧密，使它们聚合成新类型的粒子。
这样，人们猜想中子星也许存在。我在剑桥进行的实验真正直接导致这类物体的发现。这真是很幸运。我所设计的实验，实际上是用于观察类星体。我发现，如果通过太阳大气来观看某些射电星系，它们就会像恒星一样闪烁。但是，这只有当它们具有典型的类星体不可思议地紧密尺度时才会发生。类星体是功率极大的星系，可是它们的能源来自于它们中间非常微小的体积。由于它们是如此高度紧密的物体，甚至用射电望远镜观测时也是非常小的。人们正是透过这种闪烁现象来鉴别。它是正常扩展的射电星系呢，还是在它当中具有某种紧密结构的东西。
所以我设计了一种射电望远镜，它不像过去的射电天文学中见到的任何东西；它是用来观察这种闪烁效应的，这显示它具有和任何其他东西完全不相像的性质。它在长波段工作；我们反覆地观测天空，为了寻找起伏的源。没过多久，我们就接收到这种脉冲。望远镜的参数刚好调到适合于接收脉冲，这是我们的运气。
这些脉冲星被归结成旋转的中子星。这个发现是1967年进行的，而在1968年成为众所周知。那时候我们不知道它们是什么；但是它们必须很小才行。我在第一篇发表的文章中建议，这是振动中子星，或者是振动白矮星，但是中子星的可能性更大些。这种想法在十二个月后得到证实，中子星从此进入了天体物理的领域。
这一切是如此激励人心。我指的是，谁会梦想到你会从天空接收到似乎是智慧的讯号呢？天空中究竟什么东西在发射脉冲呢？我们考虑了所有种类的事物，再加以排除，譬如说未知的美国飞机或者从月亮反射回来的讯号等等。这些局部的可能性都被排除后，我开始认真地思索，我们也许首次接收到真正的、智慧的讯号，这是从某个天外文明来的讯号，我们将其称为小绿人。
然而，我的研究生约瑟琳·贝尔进一步检查记录，我们得到越来越多的这种脉冲讯号，最后事情变得清楚了，我们必须去寻求其他解释；它不是小绿人，尽管我有一阵把它当真。你不能轻易地把它赶走。
这正如一则侦探故事：如果只有一个答案，也就是说，只有一个犯罪的人。把行星运动排除了之后，我就知道，脉冲不能来自于一个行星。该脉冲非常狭窄，这显示该发射物体非常小。由于从大物体不同部分来的辐射旅行时间不同，你不能指望它发射出短的、尖锐的脉冲。它必须是某种非常紧密的东西；它必须是尺度比几千公里更小的物体，而且在恒星那样远的地方。
史蒂芬·霍金
我参加了宣布发现脉冲星的演讲会。房子里装饰着剪纸的小绿人。最先发现的四个脉冲星被命名为从一到四的LGM。〃LGM〃是〃小绿人〃的缩写。
基帕·索恩
我是在一次广义相对论和引力的国际会议上首次见到史蒂芬。我刚得到博士，而史蒂芬正处在他的剑桥博士论文研究的晚期。那时他拄一根拐杖走路，有一点摇摇晃晃的。可是他讲话非常清楚，稍微有点迟疑。我直到后来才真正理解他疾病的含义。
这次会议，是在史蒂芬研究宇宙学奇点工作的早期召开的。他的研究是用罗杰·彭罗斯开创的技术，来研究宇宙的大尺度结构。我们在休息室里短暂交谈，使我对他所进行的研究以及发展的思想留下十分深刻的印象。很清楚，这是根据彭罗斯设计的基本技巧。彭罗斯把它们应用到黑洞的框架中，而霍金把它们引进到宇宙的框架中。
史蒂芬也许是唯一的强有力的具有这种本领的人，他比其他任何人都要快得多地进入这一切，他掌握了技巧，开始应用它们，并且如此迅速地出发，任何其他人都望尘莫及。现在我回顾起来，这是非常明显要做的事。但是人们总是惊讶，人们回顾的观点究竟多少代表实在的情形。
罗杰·彭罗斯
史蒂芬·霍金的毕业论文是由罗杰·彭罗斯和邓尼斯·西阿玛会试，该论文是对彭罗斯关于在一颗恒星把自己燃料烧尽并坍缩成一个黑洞时过程的研究的发展。他现任牛津数学研究所的罗斯·玻勒数学教授。
我记得和我的朋友厄弗·罗宾逊进行热烈交谈，我们接着穿过一条街道。在我们穿越时，交谈自然停止。然后我们到了另一边。在穿过马路时，我显然得到某种观念，可是交谈又重新开始，它在我头脑中被完全遮盖了。只有当我的朋友离开后，我开始有一种兴奋莫名的感觉，一种非常美好的感觉，然而我搞不懂为什么有这种感觉。所以我把整天的活动回顾一遍，去寻找任何会引起这种感觉的事件。接着我逐渐地把我跨过马路时所获得的这个思想观念挖掘出来。
彭罗斯的观念显示，如果一颗恒星坍缩超过一定程度，它将不可能再膨胀。相反的，空间时间的一个奇点将会发生，在这一点，时间将会终结并且物理定律会失效。在彭罗斯的结论之前，人们以为，如果一颗恒星不是完美的球形或者恒星稍微旋转，则该坍缩恒星的物质可避免导致无限紧密。相反的，坍缩物质也许会高速穿越并重新膨胀。
邓尼斯·西阿玛
彭罗斯宣布了他的结论：当一些恒星不断地坍缩下去，只要满足某些非常广泛的条件，而且是任何人都会认为合理的条件，它们就会变成一个奇点。
史蒂芬·霍金开始第三年研究生课程时，我记得他曾说过：〃这个结论非常有趣，我在想是否可以用来理解宇宙的开端？〃他的想法是，只要你在心理上把时间逆转，就可把膨胀的宇宙认为是一个坍缩的系统；它有点像一个非常巨大的坍缩星。人们同样可以考虑：在那种时间意义上，当宇宙坍缩时，它达到一个奇点。或者在正常的时间意义上，我们得到从大爆炸起源的爆发。在非常对称的宇宙模型中，这爆发肯定是奇性的。
史蒂芬接着说：〃也许和彭罗斯恒星定理相同的考虑也能成立。〃也就是说，甚至在一个实际上不规则的宇宙中，开端也许必须是奇性的。它再次不仅是一个有趣的结果，由于它意味着广义相对论在宇宙最开初时无效，所以导致智慧的危机。因此，史蒂芬说：〃我想把彭罗斯结论应用到整个宇宙上。〃
他在研究生的最后一年做到了这一点。
采取彭罗斯的方法绝非易事：结果非常杰出。如果你翻阅他的论文就知道，最后一章包含了他解释宇宙开端的第一道奇性定理。
史蒂芬·霍金
彭罗斯的结论就是第一道奇性定理。为了证明，彭罗斯把某些全新的技术引进广义相对论。我没有出席他在伦敦的定理发表会，可是第二天我听到了。因为我正在考虑相当类似的问题，过去是否有奇点作为时间的起点，或者宇宙早先是否有过一个收缩过程和反弹。我能够利用彭罗斯和我自己的一些方法显示，如果经典广义相对论是正确的，则在过去必须有一个奇点，这正是时间的开端。任何可能存在此奇点之前的东西都不能被认为是宇宙的一部分。
白纳德·卡尔
白纳德·卡尔跟随史蒂芬·霍金做他的研究生论文。1974年他还伴随霍金一家到加州理工学院，他在那里帮助照顾史蒂芬。他目前在伦敦大学的玛丽皇后和西费尔德学院教物理。
史蒂芬和罗杰·彭罗斯是两位伟大的相对论家，他们研究非常类似的问题。他们最后得到了著名的定理，在宇宙的开端处必须存在奇点，也就是相对论失效的地方。他们的发现在某种意义上可以视为：广义相对论在非常特殊的情况下预言了自身的失效。
奇点以两种情况出现，它们在黑洞的中心出现，这是罗杰·彭罗斯证明出来的；但是我们还能指出，在极早期宇宙中必须存在一个奇点，这是霍金和彭罗斯共同证明的。
如果经典相对论在奇点处失效的话，究竟会发生什么？人们只要说，因为我们知道理论失效了，所以就放弃算了。当然，量子引力的目标正是为了解决这个问题。
史蒂芬·霍金
对远处星系的观测显示，它们正离我们而去：宇宙正在膨胀。这指出星系在过去必须靠得更近。由此就产生了这个问题：是否在过去的某一时刻，所有星系都互相叠在一起，而宇宙的密度为无限大？或者原先存在一个收缩的相，星系在这种相中能够避免相互撞到一起？也许它们会相互穿越并重新开始相互离开？这个问题需要新的数学工具才能回答。这些工具主要是罗杰·彭罗斯和我在1965和1970年间发展的。我们利用这些工具指出，如果广义相对论是正确的话，过去必须存在过无限紧密的状态。
这个无限密度的状态被称为大爆炸奇点，它是宇宙的开端。所有已知的科学定律在奇点处失效。这意味着，如果广义相对论是正确的话，则科学不能预言宇宙是如何开始的。然而，我更近期的工作指明，如果我们加上量子力学的理论，也就是非常小尺度的理论，则可以预言宇宙是如何开始的。
基帕·索恩
在50年代或更早的时期，广义相对论大体上是数学的一个分支；把它引进物理学主要应归功于普林斯顿大学的约翰·惠勒。物理学家询问真实世界的问题，诸如什么是基本粒子的性质？基本粒子由什么构成？而几十年来广义相对论的权威人士一个典型的课题是，他们想以数学上严谨的方式，推论出制约在弯曲空间时间中理想粒子的运动定律。这个课题的动机主要是想找出广义相对论结构更深入的数学解释，而不是要深入了解宇宙本质的核心。
所以50年代是思考弯曲空间时间的方式剧变的时期，从考察数学结构到开始按照物理来思考。这要归功于惠勒：有些人称他为黑洞的鼓吹者，由于他的热情，令人信服地洞察出黑洞是物理中最激动人心的问题，是要真正理解宇宙和物理基本定律的人所应该研究的。
大约在这个时期，约翰到剑桥演讲，他强烈影响了邓尼斯·西阿玛小组的成员，最终也影响了史蒂芬·霍金。他对物理学中什么问题重要有极好的判断力，他说服我们黑洞正是未来物理发展的中心。
约翰·惠勒
约翰·惠勒是八本书的编者、合作者或作者。他是奥斯汀德克萨斯大学和普林斯顿大学的名誉教授。他获得十六所大学的名誉学位。他在1969年创造了〃黑洞〃这个术语。
1969年我们在纽约市阿姆斯特丹大道的太空物理研究所开会。我说，在做最后结论之前，还必须把另一个东西提出来，这就是引力完全坍缩的物体。而你在重复诸如〃引力完全坍缩物体〃用辞十次以后，就会觉得必须有一个更好的名字。这就是我开始使用〃黑洞〃这个术语的缘由。
布兰登·卡特
布兰登·卡特生于澳大利亚，在剑桥彭蒙布洛克学院学完本科之前在苏格兰受教育。他继续在�
