还记得量子无限性吗？

记得那些为数无穷大的粒子在量子场的真空中，在所有时间与所有地方到处出现，带给时空的灾难性后果吗？

为了应付它，科学家们不得不将引力关掉，试图把那些无穷大当作不存在。结果得到了一个完美的理论。

现在，忘掉量子之类。

引力自身又是怎么样的呢？我们所知道的物质，在日常生活中每天遇到的经典物质能否在宇宙构造上产生同样效果？它能让时空自己崩塌吗？

答案是绝对能。这次，我们甚至能在天空中直接看到这个结果。

在这里我们可以用这种画面来帮助我们：我们可以想象把许多很重的玻璃珠扔到一片薄薄的橡皮膜上。

因为它们所造成的橡皮膜弯曲，邻近的玻璃珠们应该滚得彼此接近，造成能让橡皮膜变得更弯曲的一堆。随着每一颗新滚下来的玻璃珠加入已经聚成的一堆，橡皮膜的变形就会越来越厉害。

到了某个阶段，或者所有的玻璃珠都掉落在一起，或者剩下的那些玻璃珠离这里过于遥远而不再向这里滚落，这个过程结束。

这里没有什么奇怪之处。

但如果这张橡皮膜就像口香糖那么软，如果它的强度不足以将那堆玻璃珠与自己的张力保持平衡，它就会继续弯曲下去——哪怕没有新的玻璃珠加入——直到断裂。

没有一片橡皮膜能够强大到可以承受任意重量而不断裂。这就出现了密度门槛：将过多的重量置于太软的表面上，重物周围的柔软表面就会变形变形再变形，最后断裂。

现在我们来看看时空又会怎样。

虽然时空不会断裂，但它们对于非常致密物质的反应或许更为剧烈，因为在这里，承受重量的基础不是橡皮，而是时空本身。

时空，不是一块平平的橡皮膜，而是一块具有体积的空间。加上时间。

时空在它所包含的物体周围弯曲和拉伸，不管那种物体是质量还是其他形式的能量。这就是爱因斯坦对此的理解。

不停地将能量（不管是什么形式的）加入到某个空间，就像在橡皮膜的例子里一样，你注定会碰到问题。过了某个门槛，没有什么能够阻止时空的弯曲变得越来越深，即便没有新东西掉进去。

当弯曲变得越来越厉害时，最初形成这种弯曲的不管什么东西都会被进一步挤压，让那里的密度更高，形成一个恶性循环，直到无情地让时空崩塌，这种崩塌蒙上了无限大所带来的灰尘，超出了广义相对论所能应对的范围。这种无限大被称为“奇点”。它们不同于你早些时候看到的量子无限性。它们与量子进程毫无关系。它们出现的原因在于有太多质量或能量，出现在太小的体积里。它们是局部的。它们存在的可能性宣告了爱因斯坦引力理论的失效。

在二十世纪六十年代末、七十年代初，在几乎所有其他人都嗨着，听着迷幻音乐或寻找新的基本粒子的时候，英国数学物理学家罗杰·潘洛斯(Roger Penrose)和英国理论物理学家史蒂芬·霍金在一系列出色的定理中证明：在一个以广义相对论统治的大尺度宇宙中，这种崩塌是必然发生的。通过这些定理，他们显示了爱因斯坦的广义相对论的确非常谦逊，因为它预言了自身的局限与失败之处。

就像牛顿需要一个更大的理论来解释水星轨道的漂移，现在爱因斯坦也需要一个更大的理论，哪怕仅仅是为了解释这些崩塌。

你觉得它们会发生在哪里呢？它们真的能在大自然中被找到吗？或者仅仅是些理论上的设想？

它们是真实的，我觉得你应该知道到哪里去寻找它们。

这种奇点中的一个，可说是所有奇点之母，位于我们宇宙的过去，当我们整个宇宙的能量都被限制在一个极小的空间中的时候。

从某种意义上说，我们的宇宙就是从这样一个奇点中诞生，因此它发生在时间与空间还不是今天这个样子的时候。

另一个奇点位于遍布我们宇宙的每一个黑洞深处。

同许多人可能的想象相反，黑洞是“空洞”的反面：它们因某种灾难性的塌缩而产生，太多质量被挤压到太小的体积之中。你接下来就会知道，巨大的恒星死亡就可能引发这个过程。

自从潘洛斯-霍金定理发表后，就有了一个问题一直折磨并激励许多聪明的脑袋，这个问题就是：既然奇点显然发生于自然之中，我们又怎么能把握在该奇点出现之前所发生的事？我们又怎么可能思考某个时间与空间都已经失去意义的地方？又有什么理论能被用来考察那些灾难性的塌缩？

一个同时统治极大和极小的理论。

因为黑洞与我们宇宙的开端都具有将巨大数量的物质和能量禁锢于一个非常小的空间里这个特点，因此解答这一现象的理论也应该混合了引力和量子进程。

不管那个能够比爱因斯坦更好地解释我们宇宙的理论是什么样子，它肯定需要包含时空引力的量子方面。

潘洛斯与霍金证明了爱因斯坦的引力理论有着深层局限性，无法解释我们宇宙中的一切，不管是过去，还是现在：在我们到达时空开始之前就失效了，在我们能够探寻今天的黑洞深处的秘密之时也同样失效。

说了这么多，有些人可能认为难以找到引力的量子理论的错全在爱因斯坦的宝贝——引力理论上。但你已经看到事实并非如此，量子视角中的世界也一样有问题。

然而，不管多么困难，你将要试着将两种理论混合在一起，因为现在你就要出发去探索黑洞了。