宇宙奇点

1. 奇点

物理学中把一个存在又不存在的点称为奇点。

空间和时间具有无限曲率的一点，空间和时间在该处完结。经典广义相对论预言奇点将会发生。在具有合理物质源的广义相对论的经典理论中引力坍缩情形中的空间-时间奇性是不可避免的，在一定情形下奇点必须存在——特别是宇宙必须开始于一个奇点。 但由于理论在奇点处失效，所以不能描述在奇点处会发生什么。

奇点是没有大小的“几何点”，就是不实际存在的点，这是很令人难于理解的。令人难于理解的还有，没有大小的奇点物质竟然是能级无限大的物质。这些是同我们现有的理论和观念不相合的。

物理学上面的奇点，多见于描述黑洞中心的情况。此时因为物质在此点密度极高，向内吸引力极强，因此物质压缩在体积非常小的点，此时此刻的时空方程中，就会出现分母无穷小的描述，因此物理定律失效。

奇点是现代宇宙科学中的一个未被真正了解却又无法回避的天体，其物理属性已经超过了现有物理学的研究范畴。其实，根据广义相对论物质使时空弯曲的观点，可以直接推论出宇宙奇点，因为当物质引力无限大时，可使时空曲率变得无限大。

2. 奇点定理

霍金-彭罗斯奇点定理: 一个时空若满足以下条件， 就必定是非类空测地不完备的 （即存在奇点）：
　　1. 强能量条件成立。
　　2. 一般性条件成立。
　　3. 满足时序条件。
　　4. 以下三个条件之一成立：
　　a. 存在封闭陷获面。
　　b. 存在紧致无边非时序点集。
　　c. 存在一个点， 通过该点的所有未来 （或过去） 方向的类光测地线束的膨胀标量 θ 最终将变为负值。

 霍金-彭罗斯奇点定理不依赖于对称性， 它对于确立广义相对论中奇点的存在性及普遍性来说是非常强有力的， 同时它也是对我们在 能量条件简介的引言 中所介绍的奇点产生原因之争的判决性结论。 但 霍金-彭罗斯奇点定理也有一个显而易见的缺点， 那就是它既无法告诉我们究竟哪一条非类空测地线是不完备的， 也无法提供有关奇点具体性质的信息。 这一缺点为后人加强奇点定理的结论部分留下了空间。 不过要想加强奇点定理的结论部分， 往往不可避免地要对前提部分也予以加强， 从而有损定理的普遍性。