直播：2021腾讯科学WE大会：跟"天字号"科学家一起洞察天机
很少有科学家能像他这样，在关于宇宙的最重大问题上给出决定性的回答，泽被后世。
更少有科学家敢像他那样，以耄耋之龄孤身闯入无人行走的认知迷雾，大胆远眺'宇宙大爆炸'之前的世界。
他就是英国数学家、物理学家罗杰·彭罗斯爵士。
2020年，他凭借上世纪60年代对'黑洞可以在真实宇宙中自然产生'一锤定音的证明，分享诺贝尔物理学奖的一半奖金。
他的这一证明被学界誉为'彭罗斯奇点定理'，也正是基于该成果，他与英国物理学家斯蒂芬·霍金一道，进一步证明宇宙发端的'大爆炸'也来自一个奇点。
晚年的彭罗斯没有止步。2010年前后，他提出一个相当大胆的假说：鉴于宇宙的遥远未来与宇宙的大爆炸开端在数学上极其相似，也许宇宙并非只有一次大爆炸，而是在一个个从大爆炸到死亡的'永世'（aeon）中反复循环。
他将这一无比宏大的假说命名为'共形循环宇宙论'（ConformalCyclicCosmology，简称CCC）。讲他的故事，要从黑洞说起。
探究黑洞奥秘
从1783年开始，就有科学家根据牛顿力学提出，如果宇宙中有一种质量足够大而半径有限的天体，那么光线将无法从它表面逃离。
1915年，爱因斯坦的广义相对论横空出世，他告诉我们，物质如何让时空弯曲，而时空弯曲又如何影响物质的运动。这一理论，取代牛顿力学成为现代物理学理解时空本质的基础理论。
很快就有物理学家计算出，广义相对论同样预言，当一个大质量天体压缩到足够小的半径内，光将无法摆脱其引力。这在后来被称作'黑洞'。
但包括爱因斯坦本人在内的一些物理学家，对这个说法存在质疑：他们认为这个假说的推算过程采用球对称假设，而受磁场、自转等影响，自然界中并不存在完美球对称的天体，因此黑洞在现实中无法形成。
而这一质疑，在爱因斯坦去世10年后，被彭罗斯彻底驳回了，他用独到的数学工具解答了黑洞形成的问题。彭罗斯引入了'俘获面'的概念，他证明，一旦俘获面形成，一切进入俘获面的物质，不仅无法逃逸，而且必然终将被压缩到黑洞中心的一点——'奇点'。1965年发表的'彭罗斯奇点定理'，一锤定音地证明黑洞确实可以在真实宇宙中自然形成——这项成果，被视为爱因斯坦之后对广义相对论的最重要贡献，这也是他在2020年获得诺贝尔物理学奖的原因。
揭示宇宙起源
'奇点'只是起点，奇点定理的发现又引发了他对宇宙起源的探索，而这也正出自他与毕生诤友、著名英国物理学家斯蒂芬·霍金的合作。
1922年美国天文学家埃德温·哈勃观测到'红移现象'，发现不管你往哪个方向看，远处的星系都正在远离我们而去——宇宙看起来在膨胀。
反过来说，宇宙是从早期的极小尺度'长大'为如今的模样——这被称作大爆炸宇宙论。1964年宇宙微波背景辐射的发现，让大爆炸宇宙论得到广泛接受。
丨大爆炸空间膨胀时间线，NASA/WMAP Science Team
但关于大爆炸发生的细节还有很多未知：与反对黑洞奇点的理由一样，有一些物理学家认为即使宇宙早期真的存在一个极高密度的时期，也并不代表宇宙可以从一个密度无穷大的奇点起源。1970年，霍金和彭罗斯一同将彭罗斯奇点定理延伸到宇宙学情形下，证明大爆炸必然产生于奇点，这就是'霍金 - 彭罗斯奇点定理'，此后宇宙学标准模型的基石之一。
谱写宇宙轮回的不灭传说
当一个问题被验证，一个新的话题就会被提起——宇宙大爆炸前是什么？
这个问题在大爆炸宇宙学框架下的标准答案是：时空在大爆炸中产生，'大爆炸之前'不存在。
但，彭罗斯不这样看。
2006年，75岁的彭.............
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