科研综述

毕业时的霍金

1968年，斯蒂芬·威廉·霍金与乔治·艾利斯发现宇宙背景辐射的存在证实宇宙的确曾经发生过大爆炸。与罗柏特·哲洛奇、罗杰·彭罗斯合作将奇性定理加以延伸，表明宇宙必须有一个初始奇点，时间与空间就是从这初始奇点开始演化；1970年，开始研究黑洞的特性。预言来自黑洞（霍金辐射）的射线辐射及黑洞的表面积永远也不会减少。与罗杰·彭罗斯共同发表论文证明，假若宇宙遵守广义相对论；1971年，指出宇宙可能存在一种崭新种类的物体，称为原生黑洞，是在大爆炸的最早时刻经过高温与高压制成的微观黑洞。证明了无毛定理，不论黑洞是怎样形成的，它只具有三种性质：质量、角动量、电荷。阐明黑洞的事件视界表面面积永不会减少，两个黑洞合并后的表面面积不会小于原先两个表面面积之和，这发现后来被命名为黑洞热力学第二定律；1973年，考察黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像天体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越变越高，最后以爆炸而告终。黑洞辐射或霍金辐射（包括de Sitter空间中的霍金辐射）的发现具有极其基本的意义，它将广义相对论、量子场论和热力学统一在一起，其为弯曲时空中的量子场论；1973年，研究转向了量子引力论。虽然没有得到一个成功的理论，但是它的一些特征已被发现。例如，空间-时间在普朗克尺度下不是平坦的，而是处于一种粉末的状态。在量子引力中不存在纯态，因果性受到破坏，因此使不可知性从经典统计物理学、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次 ；1974年，发表论文“黑洞爆炸”，并详述，在事件视界外的邻近区域会出现很多虚粒子对，每一对虚粒子都是由一个正能量粒子和一个负能量粒子组成，总能量为零，通常，这些虚粒子对在出现后的短暂片刻会相互湮灭，为了满足不确定性原理，但是，假若在湮灭前，负能量粒子穿越过事件视界，则它可以在黑洞内生存，而正能量粒子也可以逃逸至无穷远，因此，能量会被辐射出去，黑洞质量会逐渐减小，这就是宏观黑洞发射辐射的机制 ；1979年，开始研究理论天文学和宇宙起源论 ；1980年以后，研究转向了量子宇宙论，提出了能解决宇宙第一推动问题的无边界条件。

物理理论

霍金参加活动

量子力学进展。斯蒂芬·威廉·霍金希望解开宇宙诞生之时的奥秘，20世纪70年代时，霍金将量子力学应用于解释黑洞现象，但是在之后的30年中，用量子力学解释整个宇宙已经变得更加困难了。霍金想找到一套可以解释整个宇宙现象的理论来说明137亿年诞生直到21世纪的宇宙，但是多年过去了，就算无限接近他仍然没有得出结论。按照他的量子力学理论，宇宙诞生是大爆炸产生的，这是一个被压缩的无限小却具有超大重力的物质（也可以理解成密度无限大）爆炸的产物。量子力学的理论范畴不能够解释这一个过程是如何进行？为什么会这样？霍金说“那必须有一套可以描述小规模重力的理论”。霍金的同事，伦敦玛丽皇后学院的麦克·格林（michael·green）参与建构的超弦理论，简称为“弦论”，这理论指出所有粒子和自然力量，其实都是在震荡中像弦一样的微小物体，解决了霍金一直想解答的重力问题，这个理论必须建立在宇宙有9、10甚至是大于11个的维度中，而人们身处的三维世界可能仅仅是真正宇宙的其中一个膜。为数众多的世界各地科学家正在太空和地球做相关的实验来证明弦论以及从实验来证明从而支持霍金的黑洞理论和量子理论。

霍金

时间也有缝隙。至于时光机的关键点，斯蒂芬·威廉·霍金强调就是所谓的“4度空间”，科学家将其命名为“虫洞”。霍金强调，“虫洞”就在人们四周，只是小到肉眼很难看见，它们存在于空间与时间的裂缝中。宇宙万物非平坦或固体状，贴近观察会发现一切物体均会出现小孔或皱纹，这就是基本的物理法则，而且适用于时间。时间也有细微的裂缝、皱纹及空隙，比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”，“虫洞”就存在于其中。霍金指出，理论上时光隧道或“虫洞”不只能带着人类前往其他行星，如果虫洞两端位于同一位置，且以时间而非距离间隔，那么宇宙飞船即可飞入，飞出后仍然接近地球，只是进入所谓“遥远的过去”。因为在4度空间中，10分钟也许是n小时。

飞船能去“未来”。斯蒂芬·威廉·霍金表示，如果科学家能够建造速度接近光速的宇宙飞船，那么宇宙飞船必然会因为不能违反光速是最大速限的法则，而导致舱内的时间变慢，那么飞行一个星期就等于是地面上的1XX年，也就相当于飞进未来。霍金举人造卫星为例，指卫星在轨道运行时，由于受地球重力影响较小，卫星上的时间比地上时间稍快。由此，霍金就设想出一艘大型极速宇宙船，可在1秒内加速至时速9.7万公里，6年内加速至光速的99.99%，比宇宙船阿波罗10号快XX倍。船上的乘客就是变相飞向未来，作出名副其实的时间旅行。

学术专著

读物解读

霍金著作《时间简史》

《时空本性》在80年前广义相对论时就以完整的数学形式表达出来，量子理论的基本原理在70年前也已出现，然而这两种整个物理学中最精确、最成功的理论能被统一在单独的量子引力中吗？世界上最著名的两位物理学家就此问题展开一场极端与极端的辩论。这本书是基于斯蒂芬·威廉·霍金和罗杰·彭罗斯在剑桥大学的6次演讲和最后辩论而成。

《未来的魅力》是以斯蒂芬·威廉·霍金预测宇宙今后十亿年前景开头，以唐·库比特最后的审判的领悟为结尾，介绍了预言的发展历程及我们今天预测未来的方法。

在《果壳中的宇宙》在这本书中，斯蒂芬·威廉·霍金再次把人们带到理论物理的最前沿。在霍金的世界里，真理和幻想有时只是一线之差。霍金用通俗的语言解释提示我们对宇宙展开充分的想象，并以他独特的热情，邀请人们一起展开一场非凡的时空之旅。

学术交流

科研奖励

人才培养

指导学生

霍金与吴忠超（右）及杜欣欣合影

荣誉表彰

家世背景

霍金与妻子简·瓦尔德的结婚照

婚姻家庭

斯蒂芬·威廉·霍金的一生，有过三段恋情，其中有两段得以修成正果。1964年10月，斯蒂芬·威廉·霍金与第一任妻子简·瓦尔德结婚。婚后，简遇到了管风琴演奏家强纳森·琼斯。20世纪80年代中期，简与琼斯发展出罗曼蒂克的友情。另一方面，照顾霍金起居的护士伊莲·梅森成了简和霍金之间的第三者。20世纪80年代后半期，由于护士伊莲·梅森长时间照顾霍金起居，他们彼此开始喜欢对方，霍金要伊莲尽可能陪伴他。2004年，霍金和伊莲再婚后，他的家人怀疑霍金可能遭到伊莲虐待，但是霍金要求媒体尊重他的私生活 。但再恩爱的夫妻，在斯蒂芬·威廉·霍金的病情之下，热情也会被消磨殆尽。最终，伊莲接受了霍金提出的离婚协议。两次离婚后斯蒂芬·威廉·霍金又与另外一位护理员戴安娜陷入热恋，但这次因为子女的反对，斯蒂芬·威廉·霍金收回了求婚，仍让对方保留了钻戒 。斯蒂芬·威廉·霍金育有三个孩子：女儿露西，大儿子罗伯特和小儿子蒂姆西。

客串电影

霍金和第二任妻子伊莲合影

玩票音乐

在音乐创作上，斯蒂芬·威廉·霍金也有不俗的表现，虽然因为疾病已不能发声，但在1994年，其利用电子发声器献声，和英国摇滚乐团Pink Floyd合作录制了摇滚作品“Keep Talking”。

社会活动

为了促进人与人之间的交流，斯蒂芬·威廉·霍金还是各种科学和社会活动的常客。2007年，霍金为了激起人们对太空飞行的兴趣以及展现残疾人士的潜能，亲自参与了零引力飞行实验；还参加了2014年风靡一时的冰桶挑战，呼吁人们关爱渐冻人，当然了，霍金本人是没有被冰水浇的，代替他的是他的孩子们，但这也让人们看到了霍金面对人生的乐观和豁达。

科技轮椅

霍金授课中

斯蒂芬·威廉·霍金去世后，这台轮椅被英国皇家博物馆收藏。这架轮椅的发明权不属于任何一个人，是许多人和科研机构智慧的结晶。斯蒂芬·威廉·霍金轮椅的黑科技必将并已经惠及许多残疾人，甚至健康的人们也受益匪浅，如现在输入法中的联想功能，最早就是始于对斯蒂芬·威廉·霍金输入不便而开发的。

童心未泯

斯蒂芬·威廉·霍金有一个特殊的“爱好”，据美国《野兽日报》报道，霍金最喜欢做的事儿，就是用轮椅轧过讨厌的人的脚趾头。在1976年的一次英国皇家宴会中，英国王子查尔斯就不幸中招，霍金轧过他的脚趾之后，还高兴地开着轮椅在地上转了一圈……在自己的自传里，霍金也曾写过：人生中最大的遗憾之一就是没有轧过撒切尔夫人的脚趾。

私密挚友

斯蒂芬·威廉·霍金与列纳德·蒙洛迪诺

关于智商

2004年12月，斯蒂芬·威廉·霍金在致《纽约时报》的信中说到“我对自己的智商没概念。吹嘘自己智商的人都是失败者（I have no idea. People who boast about their IQ are losers）。”

关于上学

奥巴马为霍金授奖

建议孩子

斯蒂芬·威廉·霍金

关于乐观

2016年1月，斯蒂芬·威廉·霍金在致《广播时代》杂志的信中说到：“我们所面临的大部分威胁来自我们在科技上取得的进展。我们不会停止科技进步或逆向而行，因此我们必须意识到这些危险并加以控制。我是个乐观主义者，我相信我们能控制住（Most of the threats we face come from the progress we’ve made in science and technology. We are not going to stop making progress, or reverse it, so we must recognize the dangers and control them. I’m an optimist, and I believe we can）。”

理论命名

霍金出行

影视原型

《霍金传》，又名《霍金的故事》，上映于2004年，整部电影以斯蒂芬·威廉·霍金21岁的生日派对拉开序幕。那时的他是那样骄傲出色，但是上一秒还在跟派对上认识的女孩仰望星空，下一秒却发现自己躺在草坪上身体不听使唤，医生给他的生命下了只剩最后两年的结论，故事从这里展开。在医生的诊断书上本该停留在23岁的斗士，与命运斗争了整整55年后，回到了属于他宇宙。

纪录片《史蒂芬·霍金看宇宙：时间简史》上映于2009年。

霍金肖像

纪录片《史蒂芬·霍金之大设计》首播于2012年，这部纪录片一共分为三集，分别探寻了：宇宙缘何存在并遵循规律和法则？我们的生命是否有意义？我们所居住的宇宙是否是由上帝创造并控制的？三个问题。虽然说起宇宙，很多人都觉得深奥难懂，但是这部纪录片力求讲得简单易懂，像讲故事一样娓娓道来人生与世界的真相，既是哲学又是科学。在了解这些科学知识的同时，还能欣赏到宇宙的宏伟壮丽。

《万物理论》是一部传记片，改编自简的回忆录《飞向无限：和霍金在一起的日子》，上映于2014年。影片讲述了男女主角是史蒂芬·霍金和他的第一任妻子简·王尔德在剑桥大学相遇、相知、相爱的过程，以及婚后共同对抗病魔的真实记录。

竖立雕塑

霍金雕塑

纪念钱币

2019年3月，为了纪念佩服斯蒂芬·威廉·霍金在黑洞方面的开创性研究，英国皇家造币厂推出了铸有“黑洞”的50便士纪念币。