时间有开始和结束吗？奇性定理告诉我们，还真有

　　本文老郭将带着各位小伙伴从奇性定理出发讨论可能引发的关于时间的难题——时间有起始和结束吗？奇点在物理学上被认为是一个存在又不存在的点，奇点处的空间和时间具有无限曲率，空间和时间在该处完结。按照宇宙大爆炸学说，我们的宇宙起始于一个奇点的爆炸，然而令人难于接受的是究竟是什么东西引发了这一奇点势能平衡的被破坏.奇点是没有大小的＂几何点＂，就是不实际存在的点。更令人无法接受的还有，没有大小的奇点物质竟然是能级无限大的物质。
　　广义相对论诞生不久，科学家就发现按音斯坦方程的解普遍存在奇异性，存在奇点和奇环。球对称黑洞也就是史瓦西黑洞内部有奇点，旋转的黑洞内部存在奇环。1970年彭所思和霍金提出了奇性定理，确切地讲， 奇性定理的证明是要通过这对彼此矛盾的结果来论证以下五个条件不可能同时成立：1、时空是测地完备的；2、强能量条件成立；3、一般性条件成立；4、时空满足时序条件；5、时空中存在一个非时序点集 S， 使得 E+（S） 与 E-（S） 紧致。
　　上面五个条件对于不了解相对论宇宙学的人来说可能看不明白，老郭就尽量通俗的重新描述一下：只要广义相对论成立，因果性存在，那么任何有物质的时空，都至少存在一个奇点。
　　后来霍金和彭若思证明了奇性定理，他们提出了一个非常重要的新思想：奇点应该看做是时间的开始或终结。这意味着一定存在时间有开始有终结的过程。
　　黑洞想象图
　　宇宙是不是从一个奇点爆炸来的，我们无法证明，但是黑洞是真实存在的。物理学家用广义相对论研究黑洞的时候，必须要对坐标进行变换，时间坐标t变换为空间坐标r，而空间坐标r变换为时间坐标t。这个时候，原来意义上的等r面变成了等时面。在黑洞内部，时间方向指向r=0的奇点处。这样，等r面称为单向膜，任何进入黑洞的物质只能向r减小的方向运动，不能停留，也不可能反向运动，而且没有任何立和任何物质结构能抗拒这种运动。因为这是时间发展的过程，不是任何普通的运动，没有任何东西能够不顺着时间的方向前进。
　　也就是说，黑洞的r=0的地方现在不是我们理解的空间的位置的中心，而是时间的终点。广义相对论同时预言了白洞的存在。白洞是黑洞的时间反演。它的内部同样是单向膜去，只不过时间方向从奇点r-0处指向视界处，所以它的单向膜的单向性与黑洞相反。白洞内部的r=0处，是时间的奇点。
　　霍金
　　那么，霍金和彭若思是怎么去思考时间是有起点和终点的呢？他们考虑的是，在光速不变的条件之下，可以用类光曲线来描述光子的运动，类时曲线来描述低于光速的质点运动。之所以这样考虑，是因为人类目前还没有发现有质量的物质能超光速运动，只有光速和低于光速的运动才与我们的实际观测相符合。按照他们两个的观点，所谓的奇点就是时间短掉的地方，时间不是无穷无尽的。
　　霍金在物质运动小于等于光速的前提下，以因果性，物质实在性为前提，利用现代微分几何和广义相对论的研究成果，经过反复的推导最终证明了奇性定理。这么看来，奇点困难时无法避免的，从另外一个角度来说时间是有限的，有始有终的。
　　关于时间是不是有始有终的话题老郭就写完了，那些关于理论和技术上的纷纷扰扰，我们这些常人小白还是看看热闹就好，不管时间是否有限，日子还都得脚踏实地的过。我是郭哥 论道，一个致力于科普相对论、量子力学、计算机、数学，让深奥的科学理论通俗易懂起来、让科学更有趣、更有料的科普搬运工。耐心看完的小伙伴，留个言、点个赞加个关注再走呗。