با كشيده شدن حفاظي بر افق رويداد،ستاره در تنهايي كامل قرار ميگيرد. هر نوري كه بتابد به داخل كشيده ميشود. پنروز ميخواست بداند كه آیا ستاره به رمبيدن خود ادامه خواهد داد،يا اينكه رويداد ديگري در انتظار ستاره خواهد بود؟
او كشف كرد كه در ستارهاي كه به شرحي كه رفت،رمبيده ميشود، همه ماده آن با نيروي گراني خودش،در داخل سطح آن به دام ميافتد. حتي اگررمبش كاملاً كروي و هموار نباشد،ستاره به رُمبيده شدن ادامه ميدهد. سرانجام، اين سطح،با همه مادهاي كه هنوز در آن محبوس است،آنقدرمنقبض ميشود تا به صفر برسد. در اين صورت،ستاره عضيم مورد بحث ما،با جرمي ده برابر جرم خورشيدي،پس از رمبش به ناحيهاي به شعاع 30 كيلومتر كه افق رويداد آن است محدود نميشود،بلكه شعاع نهايي و نيز حجم آن به صفر ميرسد. رياضيدانان اين مرحله را تكينگيمينامند. در چنين تكينگي،چگالي ماده،به بينهايت ميرسد. خميدگي فضا ـ زمان،بينهايت ميشود،و پرتوهاي نور تنها در اطراف پيچيدهنميشوند،بلكه به طوري بينهايت فشرده،به هم ميپيچند. نسبيت عام،وجود تكينگيها را پيشگويي ميكند ولي در اوايل دهه 1960 كمتر كسيپيشگويي را جدي ميگرفت. فيزيكدانان فكر ميكردند كه يك ستاره اگر جرمي به اندازه كافي بزرگ داشته باشد و تحت نيروي گرانش رمبيده شود،ممكن است يك تكينگي به وجود آورد. پنروز نشان داد كه اگر جهان از نسبيت عام اينشتين پيروي كند،بايد اين تكينگي به وجود آيد.
دیدگاه سی. پی. اچ.
در اینجا با سه مشکل اساسی مواجه می شویم، اول پیوستگی فضا-زمان که قابل پذیرش نیست. زیرا فضا-زمان پیوسته به تولید انرژی گسسته می پردازد، یا فضا-زمان پیوسته دارای انرژی کوانتومی است. اما فضا-زمان بدون انرژی چگونه می تواند فضا را خمیده ایجاد کند؟
مشکل دوم چگالی بینهایت است. چگالی بینهایت بایستی همه ی جهان را تحت تاثیر گرانش خود قرار دهد و همه فضا خمیده باشد. که چنین نیست زیرا در مورد انحنای جهان که آیا اقلیدسی است یا نااقلیدسی بحث زیادی وجود دارد که هنوز توافق اصولی در این زمینه وجود ندارد.
مشکل سوم فشرده شدن نیز نمی تواند تا حجم صفر ادامه داشته باشد. زیرا تولید ماده و پاده ماده نشان می دهد که انرژی نیز بایستی دارای حجم باشد. اینکه اتم فشرده شود، ختی الکترون و پروتون نیز فشرده شوند، قابل قبول است، اما تا کجا؟
در نظریه سی. پی. اچ. همه ی ذرات از سی. پی. اچ. تشکیل شده اند که دارای اسپین هستند. بمحض تماس با یکدیگر یا برخور، به دلیل اسپینی که دارند، به اطراف پراکنده می شوند. بنابراین کاهش حجم تا جایی می تواند ادامه داشته باشد که فاصله ی سی. پی. اچ. ها به صفز نرسد. لذا کاهش حجم نیز محدود است و نمی توان ستاره ای بزرگ را در حجمی برابر صفر جای داد.
هاوکینگ - درما يك تكينگي وجود دارد
ايده پنروز،آنش به ذهن هاوكينگ انداخت. هاوكينگ متوجه شده كه اگر جهت زمان را معكوس كند،به طوري كه رُمبش به انبساط تبديل شود،همه چيز در نظريه پنروز به جاي خود باقي ميماند. اگر نسبيت عام به ما ميگويد هر ستارهاي كه فراسوي نقطه معيني ميرُمبد،بايد به يك تكينگي ختمشود، در اين صورت نيز ميگويد كه هر جهان در حال انبساط بايد از يك تكينگي آغاز شدهباشد. هاوكينگ دريافت كه اگر اين نتيجهگيري درستباشد،بايد جهان از مدلي كه دانشمندان آن را مدل فريدمان مينامند،پيروي كند.
مدل جهان فريدمان چيست؟
تا زماني كه هابل ثابت كرد جهان در حالانبساط است،اعتقاد به جهان ايستا (جهاني كه اندازه آن تغيير نكند)، خيلي شديد بود. زماني كه اينشتين،در سال 1915 نظريه نسبيت عام را ارائه کرد، اين نظريه انبساط جهان را پيشگويي ميكرد. امااينشتين آنقدر از غير واقعي بودن اين نتيجه مطمئن بود كه نظريه خود را مورد تجديد نظر قرار داد. او يك ثابت كيهاني،براي متوازن كردن گرانش به آن اضافه كرد. اما بدون اين ثابت كيهاني،نظريه نسبيت عام آنچه را كه ما امروزهدرست ميدانيم پيشگويي ميكرد. اندازه جهان در حال تغيير است. يك فيزيكدان روسي به نام الكساندر فريدمان،تصميم گرفت كه نظريه اينشتين را بدون ثابت كيهاني به كار گيرد. با اين كار، او آنچه را كه هابل در 1929 به اثبات آن دست يافت، پيشگويي كرد: جهان در حال انبساط است. فريدمانكار خود را با دو فرض آغاز كرد؟
1 -جهان، در هر جهت كه به آن نگاه كنيم،يكسان است. (به استثناي چيزهايي كه نزديك هستند مثل منظومه شمسي و كهكشان راه شيري از ديدگاه ما )
2 - جهان از هركجا كه به آن نگاه كنيم يكسان است
فرض اول فريدمان را ميتوان به آساني پذيرفت،ولي پذيرفتن فرض دوم مشكل است. هيچ دليل قاطعي براي اثبات يا رد آن وجود ندارد. هاوكينگ می گوید: "ما آن را تنها از نظر تواضع ميپذيريم: بسيار جالب خواهد بود اگر این در هر جهت از اطراف ما يكسان باشداما نه در اطراف هر نقطهديگر از جهان!» شايد بتوان گفت كه جالب است ولي غير ممكن نيست. براي باور داشتن چيزي،تواضع، دليلي منطقيتراز غرور به نظر نميرسد. با وجود اين،فيزيكدانان تمايل دارند كه فرضيه دوم فريدمان را هم بپذيرند.
در مدل جهان فريدمان، همه كهكشانها از يكديگر دور ميشودند. هر قدر فاصله آنها از يكديگر زيادتر باشد،با سرعت بيشتري از هم دور ميشوند. اين موضوع با مشاهدات هابل همخواني دارد. طبق نظريه فريدمان،در هر كجاي فضا كه حركت كنيم،باز كهكشانها را در حال دور شدن از خودميبينيم.
در مدل اوليه فريدمان،گرانش، فضا را به سوي گرداگرد خودش خم ميكند. جهان از حيثاندازه بينهايت نيست ولي پايان و مرزي هم ندارد. در مدل فريدمان،زمان مثل فضا نامحدود نيست. ميتوان آن را اندازهگيري كرد. زمان بر خلاف فضا مرزهايي دارديك آغاز و يك پايان. انبساط آنقدر آهسته و جرم به قدر كافي در جهان موجود است كه در نهايت، جاذبه گرانشي، انبساط را متوقف كرده و موجب منقبض شدن جهان شود. كهكشانها بار ديگر به يكديگر نزديك ميشوند. در پايان زمان، فاصله آنها بار ديگر به صفر ميرسد. ممكن است جهان ما چيزي شبيه اين باشد.
دیدگاه سی. پی. اچ.
در این که جهان (جهان قابل مشاهده و هر جهان دیگری) از یک تکنیگی آغاز می شود، مورد پذیرش است. اما باید به این نکته نیز توجه داشت که اطلاعات مربوط به انبساط سریع جهان و حتی شتاب این انبساط همه از طریق نور دریافتی به ما می رسد. زمانی این اطلاعات اعتماد کامل داشت که ما ساختار دورونی فوتون را خوب شناخته باشیم. اگر فوتون دارای چنان ساختمانی باشد که بدون عوامل خارجی و با گذشت زمان دچار تغییر گردد، چگونه می توانیم به اطلاعات دریافتی اعتماد کنیم. از دیدگاه سی. پی. اچ. فوتون از بار-رنگها و مغناطیس-رنگها تشکیل می شود. این ذرات (بار-رنگها و مغناطیس –رنگها) میدانهای الکتریکی و مغناطیسی فوتون را می سازد و درون ساختمان فوتون نیز دارای اسپین هستند. اگر تداخل اسپینی وجود داشته باشد، یعنی ذرات تشکیل دهنده ی فوتون با یکدیگر برخورد کنند، یکدیگر را می رانند و احتمالاً بعضی از آنها ساختمان فوتون را ترک می کنند. در اینصورت انرژی فوتون با گذشت یک زمان طولانی کاهش می یابد. سئوال این است که آیا تا زمانیکه ما بطور کامل ساختمان فوتون را نشناخته ایم، می توانیم به اطلاعات دریافتی در مورد جهان اطمینان کامل داشته باشیم؟