霍金的理论是什么？
斯蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking），1942年1月8日在英国牛津出生，曾先后毕业于牛津大学和剑桥大学三一学院，并获剑桥大学哲学博士学位。他之所以在轮椅上坐了46年，是因为他在21岁时就不幸患上了会使肌肉萎缩的卢伽雷氏症，演讲和问答只能通过语音合成器来完成。英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授，当代最重要的广义相对论和宇宙论家，是本世纪享有国际盛誉的伟人之一，被称为在世的最伟大的科学家，还被称为“宇宙之王”。1942年1月8日生于英国牛津的霍金刚好出生于伽利略逝世300周年纪念日之时。70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理，为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。他还证明了黑洞的面积定理，即随着时间的增加黑洞的面积不减。这很自然使人将黑洞的面积和热力学的熵联系在一起。1973年，他考虑黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像黑体一样发出辐射，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，它以最后一刻的爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的意义，它将引力、量子力学和统计力学统一在一起。
1974年以后，他的研究转向量子引力论。虽然人们还没有得到一个成功的理论，但它的一些特征已被发现。例如，空间－时间在普郎克尺度（10^-33厘米）下不是平坦的，而是处于一种泡沫的状态。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、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次。
1980年以后，他的兴趣转向量子宇宙论。
2004年7月，霍金修正了自己原来的“黑洞悖论”观点错了，信息应该守恒。
本书的副题是从大爆炸到黑洞。霍金认为他一生的贡献是，在经典物理的框架里，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大；但在量子物理的框架里，他指出，黑洞因辐射而越变越小，大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平，而且整个宇宙正是起始于此。
理论物理学的细节在未来的20年中还会有变化，但就观念而言，现在已经相当完备了。
霍金的生平是非常富有传奇性的，在科学成就上，他是有史以来最杰出的科学家之一，他的贡献是在他20年之久被卢伽雷病禁锢在轮椅上的情况下做出的，这真正是空前的。因为他的贡献对于人类的观念有深远的影响，所以媒介早已有许多关于他如何与全身瘫痪作搏斗的描述。所以说，上帝对每个人都是很公平的。他有身体上的缺陷，可头脑聪明的很！尽管如此，译者（许明贤）之一于1979年第一回见到他时的情景至今还历历在目。那是第一次参加剑桥霍金广义相对论小组的讨论班时，门打开后，忽然脑后响起一种非常微弱的电器的声音，回头一看，只见一个骨瘦如柴的人斜躺在电动轮椅上，他自己驱动着电开关。译者尽量保持礼貌而不显出过分吃惊，但是他对首次见到他的人对其残废程度的吃惊早已习惯。他要用很大努力才能举起头来。在失声之前，只能用非常微弱的变形的语言交谈，这种语言只有在陪他工作、生活几个月后才能通晓。他不能写字，看书必须依赖于一种翻书页的机器，读文献时必须让人将每一页摊平在一张大办公桌上，然后他驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读。人们不得不对人类中居然有以这般坚强意志追求终极真理的灵魂从内心产生深深的敬意。从他对译者私事的帮助可以体会到，他是一位富有人情味的人。每天他必须驱动轮椅从他的家——剑桥西路5号，经过美丽的剑河、古老的国王学院驶到银街的应用数学和理论物理系的办公室。该系为了他的轮椅行走便利特地修了一段斜坡。
在富有学术传统的剑桥大学，他目前担任着也许是有史以来最为崇高的教授职务，那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。
本书译者之一曾受教于霍金达四年之久，并在他的指导下完成了博士论文。此书即是受霍金之托而译成中文，以供占人类五分之一的人口了解他的学说。
他还证明了黑洞的面积定理。霍金的生平是非常富有传奇性的，在科学成就上，他是有史以来最杰出的科学家之一。他担任的职务是剑桥大学有史以来最为崇高的教授职务，那是牛顿和狄拉克担任过的卢卡逊数学教授。他拥有几个荣誉学位，是英国皇家学会会员。
他因患“渐冻症”（肌肉萎缩性侧索硬化症 卢伽雷氏症），禁锢在一把轮椅上达40年之久，他却身残志不残，使之化为优势，克服了残废之患而成为国际物理界的超新星。他不能写，甚至口齿不清，但他超越了相对论、量子力学、大爆炸等理论而迈入创造宇宙的“几何之舞”。尽管他那么无助地坐在轮椅上，他的思想却出色地遨游到广袤的时空，解开了宇宙之谜。
霍金的魅力不仅在于他是一个充满传奇色彩的物理天才，也因为他是一个令人折服的生活强者。他不断求索的科学精神和勇敢顽强的人格力量深深地吸引了每一个知道他的人。
他被誉为“在世的最伟大的科学家”“另一个爱因斯坦”“不折不扣的生活强者”“敢于向命运挑战的人”。
[编辑本段]相关作品
《时间简史续编》 作为宇宙学无可争议的权威，霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者，《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式，叙述了霍金教授的生平历程和研究工作，展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。该书不是一部寻常的口述历史，而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者，本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。
《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》，是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力，并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解
《时空本性》80年前广义相对论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辩论。本书是基于霍金和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》本书以史蒂芬·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。该书文字通俗易懂，作者在阐述自己观点的同时，还穿插解答了一些有趣的问题，读来饶有趣味。
《果壳中的宇宙》该书是霍金教授继《时间简史》后最重要的著作。霍金教授在这本书中，再次把我们带到理论物理的最前沿，在霍金教授的世界里，真理甚至比幻想更令人眼花缭乱，缤纷多彩。霍金教授用通俗的语言解释制约我们宇宙的原理，并加之以他独特的热情，邀请我们一起进行宇宙之旅，做非凡的时空遨游。
《时间简史——从大爆炸到黑洞》（1988年撰写）霍金畅销书-《时间简史》这本书是霍金的代表作。作者想象丰富，构思奇妙，语言优美，字字珠玑，更让人咋惊，世界之外，未来之变，是这样的神奇和美妙。这本书至今累计发行量已达2500万册，被译成近40种语言。
在这本书中，霍金将试图勾勒出我们心目中的宇宙历史——从大爆炸到黑洞。在第一讲里，他将简要地回顾过去关于宇宙的构想，并说明我们是如何得到目前的图像的。这或许可以称之为宇宙史的历史。
第二讲将解释牛顿和爱因斯坦的两种引力理论为什么会都得出这样的结论——宇宙不可能是静态的，它不得不或是膨胀，或是收缩。而这又意味着，在前200亿年到前100亿年之间，必定有某一时刻，那时宇宙的密度为无穷大，这就产生了所谓的大爆炸。它可能就是宇宙的开端。
第三讲将谈谈黑洞。黑洞是当某个巨大的星球，或者更大的天体，受其自身引力吸引而自行塌缩（塌陷并紧缩）时形成的。根据爱因斯坦的广义相对论，任何蠢得掉进黑洞的傻瓜都会永远消失，他们将无法再逃出黑洞。而有关他们的历史，则将到达一个奇点，一个痛苦的终点。不过，广义相对论是经典理论——也就是说，它没有考虑量子力学的不确定原理。
第四讲将讲述量子力学如何允许能量从黑洞泄漏出来。黑洞并不像人们所描绘的那样黑。
第五讲将把量子力学思想应用于大爆炸和宇宙的起源。这就得出了这样的设想：时空可能在范围上有限，但没有边缘。这或许类似于地球表面，但它多了两维。
第六讲将说明这个新的边界条件如何能解释这个问题：尽管物理学定律是时间对称的，但过去与未来为什么如此大不相同？
最后，第七讲将讲述我们正如何试图找寻一种统一的理论，它能把量子力学、引力以及物理学中其他所有相互作用都包容在内。如果我们做到了这一点，我们就真正理解了宇宙以及我们在其中的位置。
该书不是一部寻常的口述历史，而是对二十世纪人类最伟大的头脑之一的极为感人又迷人的画像和描述。对于非专业读者，本书无疑是他们享受人类文明成果的机会和滋生宝贵灵感的源泉。《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》，是由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力，并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。在三年工作量并不巨大的学习之后，他获得了一等自然科学荣誉学位，之后进入剑桥大学研究宇宙学，当时牛津大学还没有宇宙学这个专业。尽管他希望能够跟当时在剑桥的弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)身边做研究，但是他的导师却是丹尼斯·西艾玛(Dens Scama)。在获得博士学位之后，他成为一名研究员，后来成为冈维尔和凯厄斯学院(Gonvlle and Caius College)的教授。
1992年耗资350万英镑的同名电影问世。霍金坚信关于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用数学来表达，世人应当可以通过电影——这一视听媒介来了解他那深奥莫测的学说。本书是关于探索时间本质和宇宙最前沿的通俗读物，是一本当代有关宇宙科学思想最重要的经典著做，它改变了人类对宇宙的观念。《时间简史续编》 作为宇宙学无可争议的权威，霍金的研究成就和生平一直吸引着广大的读者，《时间简史续篇》是为想更多了解霍金教授生命及其学说的读者而编的。该书以坦白真挚的私人访谈形式，叙述了霍金教授的生平历程和研究工作，展现了在巨大的理论架构后面真实的“人”。
《乔治开启宇宙的秘密钥匙》中文版发行于2008年年初，这本书由史蒂芬·霍金、其女儿露西·霍金、其学生克里斯托弗·加尔法德所著，是史蒂芬·霍金的“儿童科普三部曲”之一，这本书当中论黑洞以及很多部分都简述了霍金的新想法，这本书在国内外好评如潮。
[编辑本段]霍金的量子力学最新进展
霍金希望解开宇宙诞生之时的奥秘，1970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完美解释整个宇宙现象的理论来说明137亿年诞生直到现在的宇宙，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”。最新的科学突破是霍金的同事，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”，这理论指出所以粒子和自然力量，其实都是在震荡中的像弦一样的微小物体，解决了霍金一直想努力解答的重力问题，这个理论必须建立在宇宙必须有9、10甚至是大于11个的维度中，而我们身处的三维世界可能仅仅是真正的宇宙的其中一个膜...目前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。
[编辑本段]膜上的四维量子力学诠释
类似10维或11维的“弦论”＝振动的弦、震荡中的象弦一样的微小物体。
霍金膜上四维世界的量子理论的近代诠释（邓宇等，80年代）：
振动的量子（波动的量子＝量子鬼波）＝平动微粒子的振动；振动的微粒子；震荡中的象量子（粒子）一样的微小物体。
不掷骰子的上帝－爱因斯坦，决定论量子论诠释的解决方案、模板：微粒子振动+振动+平动的矢量和。
[编辑本段]2004年－霍金悖论与信息守恒
2004年7月21日，在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上，霍金的态度来了个180度转弯，表示自己原来的观点错了，信息应该守恒。宣布了他对宇宙黑洞的最新研究结果：黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样，对其周遭的一切“完全吞食”，事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在某个时候释放出来：信息守恒。原因是先前把黑洞想得太理想化了，把黑洞热辐射也想得太理想化了。不过，霍金一直没有给出严格的证明来支持自己的新观点。索恩表示此事不能由霍金一个人说了算，他仍坚持信息不守恒的看法。普瑞斯基则表示没有听懂霍金的演讲，不明白自己为什么赢了。目前，这一牵扯到量子论基础的敏感问题还远未解决。
黑洞理论的研究已经超出了黑洞本身，它不仅通过信息疑难触及了量子论的重要基石——幺正性，而且掀开了探讨时间性质的新篇章。
20世纪60年代到80年代，黑洞研究取得了重大进展。最初人们认为黑洞是一颗死亡了的星体，什么东西都可以掉进去，但任何东西都跑不出来。1974年霍金证明黑洞有温度、有辐射。霍金辐射的发现使黑洞和霍金本人都变得家喻户晓。
20世纪80年代以后，黑洞研究的重点逐渐从温度转向信息佯谬。人们早已知道，黑洞外部观测者会失去形成黑洞以及后来落入黑洞的物质的几乎全部信息，这就是“无毛定理”。著名的“霍金辐射”理论.所谓“毛”是指“信息”。黑洞只剩下总质量、总电荷和总角动量3根“毛”可以被外界探知。人们最初认为，虽然外部观测者不能探知黑洞内部物质的信息，但这些信息并没有从宇宙中消失，只不过隐藏在了黑洞的内部。霍金辐射发现之后，人们知道黑洞中的物质最后将全部转化为热辐射，而热辐射几乎不带出任何信息。这样，形成和落入黑洞的物质的信息将从宇宙中消失，信息不再守恒，不仅重子数守恒、轻子数守恒等定律不再成立，量子论的幺正性也将受到破坏。面对如此严重的理论困难，物理学家展开了激烈的争论。理论物理学家大都相信信息守恒，坚信幺正性这一量子论的基石不会被破坏。总之，信息应该守恒。以霍金和索恩为代表的相对论专家则认为信息不一定守恒，幺正性完全有可能被破坏。为此，霍金和索恩与坚信信息守恒的普瑞斯基打赌。
"这种理论从诞生之初就遇到了麻烦:它同很多科学家坚持的"信息守恒定律"互为矛盾.这一度被人们称为"黑洞悖论".
如同19世纪的科学家断定了能量守恒定律一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒一说——假如这个说法成立,那么"信息守恒定律"无疑将成为科学界最为重要的定律,也许比物质,能量守恒定律的意义更为深远.霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是"信息"在黑洞中是否能够保存,守恒."
霍金的宇宙理论概述
霍金提出的无边界条件的量子宇宙论：
在他的理论中，宇宙的诞生是从一个欧氏空间向洛氏时空的量子转变，这就实现了宇宙的无中生有的思想。这个欧氏空间是一个四维球。在四维球转变成洛氏时空的最初阶段，时空是可由德西特度规来近似描述的暴涨阶段。然后膨胀减缓，再接着由大爆炸模型来描写。这个宇宙模型中空间是有限的，但没有边界，被称作封闭的宇宙模型。从霍金1982年提出这个理论之后，几乎所有的量子宇宙学研究都是围绕着这个模型展开。
宇宙的外面会是什么样子？霍金给出的答案，或许能够成为现实
随着科学的不断发展，我们知道地球只是一个小星球，在它之外还有浩瀚的宇宙。当我们第一次看到宇宙时，我们的第一印象是它是如此之大，以至于只能用浩瀚来形容。
起初，科学家们认为宇宙是一个平坦静止的空间，没有开始也没有结束，一切都很安静。然而，随着哈勃对宇宙红移的发现，一切都发生了改变。我们对宇宙有了新的认识，即它不是静止的，而是不断膨胀的。
宇宙的膨胀说明它有一个开端，而这个开端就是科学界主流的宇宙大爆炸理论。科学家认为，宇宙起源于138亿年前的一次奇点爆炸。如果宇宙一直处于静止状态，我们自然不需要考虑宇宙未来的演化，但现在我们知道宇宙是有开端的，并且一直在快速膨胀。
宇宙的膨胀使我们不得不考虑宇宙的未来及其可能存在的外部空间。在我们的日常认知中，一个气球能够不断膨胀，说明它外面的空间更大。没有外部空间，气球就无法膨胀。
同样的道理，很多人也认为，既然宇宙能够继续膨胀，那就意味着它的外面可能有一个浩瀚的空间，那么宇宙的外面会是什么样子呢？对于宇宙中是否存在外太空，外太空是什么样子，科学界一直有不同的猜测。
一些科学家认为宇宙之外没有任何东西。那是一个黑暗空虚的混乱世界。只有我们的宇宙在不断地膨胀和填充这个。也有科学家认为，在宇宙之外还有一个更广阔的空间，其中有无数个大小不一的宇宙，我们的宇宙只是其中之一。
在这些众多的猜想中，许多人们认为霍金的宇宙学：泡沫宇宙假说最有可能成为现实。霍金认为，在宇宙大爆炸最初的飙升阶段，诞生了许多“宇宙泡沫”。这些宇宙泡泡有的停止膨胀，变成了静止固定的宇宙，有的继续膨胀，就像我们现在生活的宇宙一样。
我们的宇宙是一个可以不断膨胀的“宇宙泡沫”。因为人类正好处于这个泡沫的中心，我们可以观察到宇宙在不断膨胀。如果气泡宇宙理论成立，如果是这样，那就说明平行宇宙数不胜数，每个宇宙中的物理规则都不一样。
这与人们认知中的平行宇宙论不同，在传统的平行宇宙论中，所有的平行宇宙都有一个共同的起源，它们的物理规律是相同的。唯一不同的是时间的流逝和事物命运的不同方向。比如，我们的宇宙已经处于 科技 时代，而另一个平行宇宙的地球可能还处于冷兵器时代。
霍金宇宙泡理论中的平行宇宙，每一个都是单独存在的，都有自己固定的物理定律，都可以看作是无限宇宙，无限宇宙也可以看作是一个单一的宇宙。
也许对于这一点，很多朋友都觉得很困惑，很难理解。那么让我们用一个更简单的语句来描述它。我们可以把宇宙大爆炸比作一壶开水。当水沸腾时，气泡会不断冒出。这些泡沫是一个个诞生的平行宇宙。
每个宇宙都会经历一个暴涨的阶段，在此期间会诞生许多全新的“宇宙泡沫”。我们的宇宙也是宇宙泡沫。在这个泡泡的外面是母宇宙，它的大爆炸会催生出许多宇宙泡泡。而每一个能够不断膨胀的宇宙泡沫，都会演化成许多平行的宇宙。
因此，我们的宇宙中有许多平行宇宙，它们是从我们宇宙的大爆炸演化而来的，而我们的宇宙也起源于更大级别的大爆炸，所以这一环一环形成了一个多元化的宇宙世界。
如果宇宙气泡理论成立，那么地球可能是宇宙中唯一有生命的星球，人类也可能是宇宙中唯一的智慧文明。根据宇宙泡沫理论，并不是所有的宇宙泡沫都能演化成生命和文明。只有一些特殊的宇宙由于一些巧合，气泡能够演化成生命，我们的宇宙无疑是非常幸运的。
当然，霍金的宇宙气泡理论并不一定正确，但多元宇宙学已经得到了主流科学界的认可，科学家也在宇宙微波背景辐射图中发现了一些疑似宇宙碰撞的痕迹。
根据科学家对宇宙背景辐射图的研究，其中有四个特别的地方，可能是早期宇宙中各种宇宙气泡碰撞留下的痕迹。如果宇宙是多元的，那就意味着宇宙也有尽头。它不可能永远膨胀。宇宙的末日会是什么？
对于宇宙的结局，科学家们也提出了三种可能性。一个是宇宙会永远存在和膨胀，这个是比较小的。第二种是宇宙膨胀到一定阶段就会消失，第三种可能是膨胀到极限后会崩溃，再次收缩到极点，未来某一天又会发生大爆炸，不断循环。
宇宙的起源、宇宙的外部和宇宙的终结是我们认识宇宙的三个终极问题。解决任何一个人都是人类的飞跃。遗憾的是，以人类目前的 科技 实力，一个都解决不了。由此可见，人类没有什么值得骄傲的。与宇宙的奥秘相比，人类的这项技术完全微不足道。
