《时间简史》（Hawking）

霍金和英国数学家彭罗斯一起，证明了著名的 “奇点定理”，这个理论跟广义相对论和宇宙膨胀有关

在 20 世纪之前，人们都以为宇宙是静止的，直到科学家发现红移和宇宙膨胀。
科学家在研究膨胀的宇宙模型时发现，在 150 亿年前，所有的星系之间的距离都是 0，
宇宙在当时是一个体积无限小，密度、弯曲程度、引力无限大的奇点。
霍金和彭罗斯用严谨的数学方法证明了，如果广义相对论是正确的，则宇宙必然诞生于这样的一个奇点。

霍金提出了无边界的宇宙模型，这是对上帝的一次挑战

宇宙诞生的那一刻，被称为 “大爆炸”，这个奇点，就叫大爆炸奇点。
宇宙大爆炸理论，是目前最主流的描述宇宙起源的模型。

奇点定理以及宇宙大爆炸模型的时候一直有一个前提：假设广义相对论是正确的
但是广义相对论是一个不完全的理论（在奇点失效），没有跟量子力学结合起来。

在广义相对论的基础上，宇宙只有两种可能，存在无限长的时间，或是有一个大爆炸奇点这样的开端。
但如果把量子力学引进来之后，就会出现一种新的可能：也就是一个 “有限无界” 的宇宙。

霍金的无边界宇宙模型里的宇宙，是一个空间和时间交织在一起所组成的四维宇宙。
在这个宇宙中，时空就像是地球的表面，在范围上是有限的，但却没有形成边界，也没有形成奇点。
时空上的每一个点，就跟地球上的某个点一样，没什么特别的，科学规律在任何一个时空点上都适用。

在无边界宇宙模型中，宇宙没有一个特别的奇点，也就不需要上帝来指定一个特殊的规律。

需要注意的是，霍金自己也特别强调，说无边界宇宙模型目前还只是一个设想。
试图将量子力学和相对论所结合起来的一种尝试，而且也是可以被检验的科学理论。

霍金证明了黑洞也可以发出辐射，这种辐射就被称为 “霍金辐射”

太阳内部温度很高，氢原子之间激烈碰撞，结合在一起形成氦原子，这个过程会释放出巨大的能量，会给太阳提供一个支撑的斥力。这么一来，当太阳的引力和支撑力相互平衡之后，恒星就可以保持稳定了。所以太阳至今也没有坍缩。

恒星的最终归宿，有好几种可能。如果恒星的质量较小，那它的引力就能跟内部粒子的斥力相平衡，最终变成中子星或者白矮星；但是，如果这颗恒星质量巨大，比一个半的太阳还大的话，那么它内部的任何斥力，都不足以抵消它的引力，这样的话，这颗恒星就会一直坍缩，变成质量极大，体积极小的黑洞。

黑洞吸引一切的性质，跟热力学第二定律产生了冲突。根据这条定律，黑洞也应该有温度，有温度的物体就会向外发出辐射和粒子，黑洞也不应该例外。但如果连光都逃不出黑洞的引力，那怎么可能有粒子能从黑洞里跑出来呢？这不就矛盾了吗？

利用量子理论，霍金成功地回答了这个问题：他发现，黑洞的确会发射出粒子，但这些粒子，并不是从黑洞里面跑出来的，而是从黑洞边缘的空虚的空间里，无中生有变出来的。

霍金辐射在物理学上，是一个极富价值的理论。因为黑洞的诞生，是利用广义相对论算出来的；黑洞的辐射，又跟量子力学有关。也就是说，霍金辐射是把广义相对论、量子力学、热力学结合起来的一次尝试，所以虽然霍金辐射目前没有被观测到，但仍然具有很高的理论价值。