一文读懂史蒂芬霍金：先后发表黑洞理论、奇性定理等相关巨著

【腾讯科技综合报道】英国当地时间2018年3月14日凌晨3时46分，著名天体物理学家史蒂芬·霍金去世，享年76岁。

霍金的家人在周三凌晨发表声明，证实他已在剑桥的家中死亡。霍金的孩子 Lucy , Robert 和Tim 在一份声明中说：“我们亲爱的父亲今天去世了！我们感到深深的悲痛！”

霍金出生于1942年1月8日，是英国物理学家与宇宙学家，生前曾任职剑桥大学理论宇宙学中心研究主任。霍金做出过很多重要贡献，最主要的是他与罗杰·彭罗斯共同合作提出在广义相对论框架内的彭罗斯–霍金奇性定理，以及他关于黑洞会发射辐射的理论性预测（现称为霍金辐射）。

霍金患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症，病情会随着岁月逐渐愈加严重。生前已多年保持全身瘫痪的状态，不能发声，必须依赖语音合成器来与其他人通话。霍金曾经有过两次婚姻，育有3名子女。

霍金生前撰写了多本阐述自己理论与一般宇宙论的科普著作，广受大众欢迎。其中《时间简史：从大爆炸到黑洞》曾经破纪录地荣登英国《星期日泰晤士报》的畅销书排行榜共计237周。

霍金曾经谈起过死亡：在过去的 49 年里，我一直生活在过早死亡的预期中。我不害怕死亡，但我并不急于这样做。我还有太多的事情想先做。

怀着悲痛的心情，我们简单梳理了一代伟人史蒂芬·霍金的成长史，以及霍金对业界的主要贡献等。

一、霍金的科学成就：创立无边界宇宙理论

1985年，第一次来到中国，到中国科技大学和北京师范大学访问。在科大水上讲演厅做天体物理的学术报告。

1988年，霍金的科普著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》发行，从研究黑洞出发，探索了宇宙的起源和归宿，该书被译成40余种文字，出版逾1000余万册，但因书中内容极其艰深，在西方被戏称为“读不来的畅销书”，有学者曾指这种书之所以仍可以如此畅销，是因为书本尝试解答过去只有神学才能触及的题材：时间有没有开端，空间有没有边界。

2001年10月，又一部作品《果壳中的宇宙》 出版发行。该书是《时间简史》的姐妹篇，以相对简化的手法及大量图解，诉说宇宙起源。

2002年，第二次来中国，在北京、杭州作主题为《膜的新奇世界》科普报告，向公众阐释他的关于天体演化的“M理论”。

霍金亦试图通过通俗演讲，将自己的思想与整个世界交流，除了常在英国及美国发表演说，他90年代曾两次到访日本。

霍金曾指，大众会好奇一位残障人士，为何会想到这么多宇宙论，令他成了大众媒体的宠儿。事实上，他在《星际迷航（Star Trek）》中的电视系列剧《星际迷航：下一代》中饰演过自己，与爱因斯坦及牛顿一起打桥牌；他亦曾在美国卡通片《辛普森一家》中“演出”，拯救剧中的女孩。

2006年，他在香港透露正与女儿合撰写一套类似于《哈利波特》、但主题是理论物理学而非魔法的小说。

2006年6月，第三次来中国，他带来的仍然是自己关于宇宙学最新的研究，在香港科技大学体育馆主持一个题为"宇宙的起源"的演讲时，轰动一时，被戏称为受到“摇滚巨星”级的接待。2006年6月19日上午，在人民大会堂向北京的公众讲述《宇宙的起源》。

2012年4月6日播出的热播美剧《生活大爆炸》第五季第21集中，史蒂芬·霍金本色出演参与了客串。

约两周前，霍金参加节目，被问，“每个人都想知道，大爆炸前宇宙是什么样的？”他给出答案：“宇宙的边界就是它没有边界，大爆炸前宇宙什么都没有。”

霍金的成就很多，其中几个著名的理论有几个。

第一，奇性定理。爱因斯坦创立的广义相对论被科学界公认为最美丽的科学理论。但是霍金和彭罗斯一道证明了广义相对论是不完备的。他们指出，如果广义相对论是普遍有效的，而宇宙间的物质分布满足非常一般的条件，那么宇宙时空中一定存在一些奇点。在奇点处经典物理的定律失效。人们通常谈论的奇点是宇宙产生元初的大爆炸奇点和黑洞中的奇点。爱因斯坦早先否认过奇点的存在，他甚至还写过论文以论证黑洞(那时还没有这个生动的称呼)的不可能性。霍金和彭罗斯的奇性定理表明了对引力的量子化是不可避免的。

第二，黑洞理论。人们知道，在经典引力论的框架里，黑洞只能吞噬物质，而不能吐出物质。黑洞的表面(视界)犹如地狱的入口，是一个有去无返的单向膜。霍金曾经证明视界的面积是非减的。1974年霍金发表了《黑洞在爆炸吗？》一文。这是20世纪引力物理在爱因斯坦之后的最伟大论文。在论文中，他把量子理论效应引进了黑洞研究，证明了从黑洞视界附近会蒸发出各种粒子，这种粒子的谱犹如来自黑体的辐射。随之黑洞质量降低，温度就会升高，最终导致黑洞的爆炸。在这被称为霍金辐射的场景中，量子理论、引力理论和统计物理得到了完美的统一。黑洞理论是科学史上非常罕见的例子，它首先在数学形式上被详尽的研究，后来才在天文学的许多观测上证实了它的普遍存在。现在，人们的共识是，每个星系的中心都是一颗极其巨大的黑洞。