無與倫比的貢獻：奇點定理+黑洞不黑

奇點定理和黑洞不黑，是霍金給當代物理學界貢獻的最重要的兩個理論。

時間是什么？空間又是什么？在愛因斯坦之前的古典物理學家們看來，時間和空間是相互獨立存在的。空間像一個可以讓物體在里面自由移動的大容器，時間則是物體得以在其中表現持續或變化的東西，空間和時間只是所有物體背后的大框架，無論物體怎么變化，甚至消亡，時空都會獨立而完好地存在著。

當然，在1915年愛因斯坦相對論出現之后，這種觀念被完全顛覆了。相對論提

出，時間和空間并不絕對，并不是獨立于事件的背景，而是隨著事物的變化一起變化的一個整體。這之后不久，哈勃用天文望遠鏡發現，幾乎所有的星星都在遠離銀河系。他由此得出結論：宇宙在膨脹。整個宇宙空間在隨著時間而膨脹！對此現象，一些科學家提出了穩恒態理論，認為宇宙會穿梭于擴張和收縮兩種狀態，但并沒有開端；另一些科學家則提出，物質如果沒有嚴格對稱的收縮最終一定會反彈，而密度保持有限，這也避免了宇宙有開端的說法。

霍金并不認同這些說法，于是，他聯同當時已經研究奇點的彭羅斯一起發展了一套數學公式，證明了宇宙不能反彈。他們提出，如果廣義相對論是正確的，那么通過廣義相對論將宇宙的膨脹進行時間反演，則可得出宇宙在過去有限的時間之前曾經處于一個密度和溫度都無限高的狀態，這一狀態被稱為奇點。隨后不久，人們就發現了散布于空間的微波背景輻射，這表明，宇宙早期非常熱，而隨著宇宙的膨脹，輻射持續冷卻，最終出現了這些微波背景。這個學說進一步確認了宇宙早期曾經出現過一個大爆炸。

“宇宙大爆炸”理論

1.最初，宇宙只是一個比原子還小的灼熱小球，它的溫度比現在任何恒星的溫度都要高。隨著一聲爆炸，宇宙誕生了。然后它開始急速膨脹，其膨脹的速度遠遠超過光速，在最初的幾微秒里就膨脹到了一個星系的大小。

2.隨著宇宙繼續膨脹，它的溫度開始下降，于是能量和物質的小顆粒——每一個都比原子還要小——開始形成一種濃稠的、像湯一樣的物質。

3.在大約3分鐘的時候，小顆粒在引力的作用下開始聚集到一起。原子相互結合形成氫氣和氦氣等氣體，而“物質濃湯”則開始變得稀薄和澄清。大爆炸3分鐘以后，現在我們周圍的所有物質開始慢慢形成。

4.隨著時間推移，新生的宇宙不斷地膨脹變大，宇宙中的氣體逐漸聚成星云。在數百萬年以后，恒星和星體開始在星云中誕生。

宇宙大爆炸，是20世紀科學界最重要的學說之一，而霍金和彭羅斯證明的奇點定理無疑在其中起到了重要的作用。在這之后，霍金又提出了另一個對物理學界來說舉足輕重的理論——黑洞不黑。

據說，黑洞不黑的偉大構想來自一個閃念。當時，霍金正一邊慢慢爬上床一邊思考黑洞問題，他忽然想到，黑洞應該是有溫度的，這樣它就能釋放輻射。也就是說，黑洞其實沒那么黑。當然，在此之前，科學家一直相信黑洞只吸不吐，因此四周“漆黑”一片，吸收更多的物質時，其質量就隨之上升。但在那個靈感閃現之后，霍金提出了一個新的理論，即“黑洞蒸發論”。他認為黑洞并非真的黑，而是存在溫度，有溫度的物質自然會釋放輻射，因此黑洞其實是會發出輻射的。當然，輻射是一種能量，因此黑洞最終會因能量耗盡而消失。這個輻射現在被叫作“霍金輻射”。

黑洞會像熱體一樣輻射出X光、γ射線等，并不是真的那么黑！霍金的這個新發現，被認為是多年來理論物理學最重要的進展，他的關于黑洞不黑的論文更被稱為“物理學史上最深刻的論文之一”。

1988年，霍金因其在物理學上的卓越貢獻，和彭羅斯一起被授予沃爾夫物理獎。2006年11月，他更是獲得了英國皇家學會頒授的科普利獎章，跟愛因斯坦和達爾文齊名。雖然，霍金只是個常年坐在輪椅上的殘疾人，但他對人類所生存的世界的貢獻超過了許多人。我們期待，在未來的日子里，他能提出更多理論，給我們揭開更多的宇宙之謎。