對我來說，霍金是一個生活在云端的人。他雖然生活在我們這個時代，可卻感覺他生活在歷史里，他的名字就像艾薩克·牛頓一樣久遠；他身有殘疾，可是我從來不敢拿他與張海迪、海倫·凱勒一類的人作比較，因為他和愛因斯坦一樣，是上帝的寵兒，只有宇宙星辰才能與之媲美。
霍金誕生的1942年，正是第二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)火正酣的時候，英國和德國的飛機不斷往來在對方的領(lǐng)土上空投下炮彈。在這樣的時代里，別說延續(xù)家族血統(tǒng)，就是讓在世的人活下去就已不易。然而霍金是幸運的，因為英、德在互相轟炸前有個協(xié)定，為了保護雙方歷史悠久的學(xué)述傳統(tǒng)，德國人同意不轟炸牛津和劍橋，而英國人則保證不轟炸海德堡和格丁根。所以，在那樣的年月里，牛津和劍橋仍然是安全的，至少不用擔心晚上睡覺的時候炮彈會突然出現(xiàn)在自家的屋頂上。而霍金，就出生在牛津里。
霍金的父親弗蘭克和母親伊莎貝爾都曾是牛津大學(xué)的學(xué)生。在霍金出生前，他們搬離了倫敦北部海格特的家，住到了牛津市里?；艚鸷髞砘貞浾f：“我最早的記憶是站在海格特的拜倫宮學(xué)校的托兒所里嚎啕大哭。”然而這段記憶所標識的往事已是他出生兩年后的事了，那時戰(zhàn)爭已基本平息，他們也搬回到了海格特的家里。可以說，二戰(zhàn)的硝煙并沒有在小霍金身上留下多么難忘的印記。
與印象中霍金總是側(cè)坐在輪椅上不同，霍金的童年和一般小孩的一樣，簡單而平靜。他是家里的長子，大妹瑪麗比他小18個月，小妹菲利帕則在他5歲的那一年誕生。兄妹三人年紀相仿，有很多共同的語言。小時候，他們常常在一塊兒玩耍，家里的每一個房間都留下過他們的哭、笑聲，大不列顛的海灘上也曾留下過他們的足印。但是小時候的霍金和瑪麗的關(guān)系并不是很好，“我聽長輩說，我并不歡迎她的到來，童年時期里，我們的關(guān)系都有些緊張”，這是多數(shù)生家庭難以避免的情況，尤其是一個習慣了獨享父母的愛的孩子，當忽然出現(xiàn)另一個孩子來和他分享這份愛的時候，表現(xiàn)出適當?shù)摹皵骋狻碑斎皇钦５?。隨著他們的成長，這份“敵意”也就消失了。
他們起初住的海格特，是科學(xué)家和學(xué)術(shù)人士聚居的地方?；艚鸬母赣H弗蘭克在醫(yī)學(xué)研究所從事熱帶病研究，算得上一位學(xué)術(shù)人士，但是他的母親伊莎貝爾卻不是，雖然她當年在牛津大學(xué)修習哲學(xué)、政治、經(jīng)濟學(xué)，但是她畢業(yè)后卻輾轉(zhuǎn)成為了一名秘書，結(jié)婚后，更是司職照管家里的起居飲食，冉然成了一名家庭主婦。所以，當弗蘭克的工作地點從海格特附近的漢姆斯特德搬到新落成的位于米爾山的國立醫(yī)學(xué)研究所時，他們也就跟著舉家搬到了離研究所更近的圣奧爾本斯。那時候霍金8歲，剛剛學(xué)會閱讀。從這點上說，他似乎并不是一個很有天分的孩子，因為他的小妹菲利帕早在4歲的時候就學(xué)會閱讀了。然而事實并非如此，霍金之所以較晚學(xué)會閱讀，與他在拜倫宮學(xué)校的學(xué)習經(jīng)歷不無關(guān)系。拜倫宮是一間所謂先進的學(xué)校，他們反對“灌輸教育法”，而讓孩子自發(fā)地去學(xué)習，但對霍金這樣極賦天分且玩興正濃的小孩來說，書本的文字當然沒有游戲那么吸引人。事實是，在霍金很小的時候，他就已經(jīng)能設(shè)計非常復(fù)雜的游戲了，而這可比閱讀難多了！
?圣奧爾本斯是一座古老的城鎮(zhèn)，它緊挨著維魯拉米恩古城廢墟（維魯拉米恩是過去英國僅次于倫敦的古羅馬定居地），曾在中世紀擁有過全英國最富有的修道院，是一個很有歷史韻味的地方，而他們的新家——一幢維多利亞風格的巨宅，也透著中世紀的優(yōu)雅和別致。但是對從倫敦搬遷而來的霍金來說，這里卻顯得有點乏味和保守。一來是因為他們新來乍到，沒有朋友；二來是因為他父親的學(xué)術(shù)背景和行為方式（只要能省錢，弗蘭克對外表毫不在乎），使得他們家在別人眼里總顯得有些“怪異”。遷居到圣奧爾本斯期間，對于霍金三兄妹來說，最快樂的日子莫過于在奧斯明頓米爾斯的度假時光了。那時候，弗蘭克買了一輛吉普賽大篷車，并把它改造成一個小屋安置在奧斯明頓米爾斯里，作為度假用的臨時住所。直到1958年縣政會將大篷車挪走為止，他們一家人都在那里享受暑假的午后陽光。其間，也就是在他們搬到圣奧爾本斯一個學(xué)期之后，由于弗蘭克的橫跨非洲之旅時間長達四個月之久，伊莎貝爾不愿獨自在家?guī)Ш⒆?，便帶著霍金三兄妹來到西班牙的馬略卡島拜訪她的學(xué)友貝里爾，并在那里度過了他們又一段美好的時光。
20世紀50年代，英國的教育等級森嚴，不但學(xué)校被分成學(xué)術(shù)型學(xué)校和非學(xué)術(shù)型學(xué)校，而且學(xué)術(shù)型學(xué)校還被進一步劃分成A、B、C三種類型的班級，也就是把學(xué)生分成了三六九等。用現(xiàn)在的眼光來看，這種劃分方法很不合理，因為如果你在11歲入學(xué)考試的時候沒能考進A班，意味著你未來的生活將非常艱難（很有一考定終身的意味）。10歲時，霍金參加了“11+”（這里的11，指的是考生考試年齡。那時候英國小升初的考生普遍是11歲的年紀）入學(xué)考試，雖然較一般同學(xué)年齡要小，但是霍金還是很順利地考進了圣奧爾本斯學(xué)校的A班。13歲時，弗蘭克為了讓霍金將來有更好的起點，讓他試考西敏公學(xué)（當時英國最好的學(xué)校之一）。但由于他們家不富裕，在進西敏公學(xué)之前霍金必須先贏得獎學(xué)金，否則即使考上他們也供不起?？墒?，考試當天，霍金卻生病了，從而錯過了獎學(xué)金考試，只好留在了圣奧爾斯本學(xué)校。然而，霍金并不因此而感到遺憾，他后來回憶說，“我留在了圣奧爾本斯學(xué)校，在此我得到的教育和西敏公學(xué)相比，即使不是更好，也肯定是同樣好的教育?！痹谑W爾本斯學(xué)校期間，霍金的成績在班級成績排行榜上從來都是中下水平，而且他的作業(yè)也很不整潔，“我的老師對我的書寫感到絕望”，然而他的老師和同學(xué)誰都沒有懷疑過他的智商，因為他在同學(xué)之間的綽號，就叫“愛因斯坦”。
在圣奧爾本斯學(xué)校，霍金有幾個很親密的朋友。后來，這些人基本都和他保持了一生的友誼?；艚鸹貞浾f，“我們習慣于進行長時間的討論和辯論，論題所涉及的范圍極為廣泛，從無線電控制模型到宗教信仰，從通靈學(xué)到物理學(xué)。我們還談?wù)撚钪娴钠鹪?，探討它的?chuàng)生及運行是否為上帝所為?！鳖愃七@些有益的探討是西敏公學(xué)難以給予他的，這也是他后來之所以感恩圣奧爾本斯學(xué)校的原因。
那時候，弗蘭克醉心于他的熱帶病研究，但為了讓霍金有機會接觸科學(xué)實驗，他常常把霍金帶到他的實驗室，讓他觀察昆蟲的行為，鼓勵他培養(yǎng)科學(xué)上的興趣，并親自指導(dǎo)他學(xué)習數(shù)學(xué)，“有這樣的背景，加之有我父親的工作為榜樣，我認為自己從事科學(xué)研究是非常自然的?！?/p>
然而在圣奧爾本斯的最后兩年，當霍金提出要專攻數(shù)學(xué)和物理時，反對最力的反而是弗蘭克。原來，他當初指導(dǎo)兒子學(xué)習數(shù)學(xué)，并不是為了讓他將來從事數(shù)學(xué)教育（弗蘭克認為，學(xué)數(shù)學(xué)的除了做教師找不到任何工作），而是為了引導(dǎo)他走向醫(yī)學(xué)的路。直到當他發(fā)現(xiàn)霍金實在對生物學(xué)沒有興趣之后，才肯做出讓步，允許霍金學(xué)習化學(xué)和數(shù)學(xué)。即便如此，霍金還是沒有放棄物理，在他眼里，“物理是這么容易而顯然”。這也從側(cè)面反映出了他在這方面的極高天賦。也許，那時候霍金想專攻物理和數(shù)學(xué)還有校園潮流的影響，因為他后來回憶自己當初為什么沒有聽從父親的安排時這樣描述道，“生物學(xué)在學(xué)校的地位相當?shù)?，最聰明的孩子學(xué)數(shù)學(xué)和物理，不太聰明的才學(xué)生物學(xué)?！睂τ谝粋€天賦極高的十幾歲少年來說，“表現(xiàn)欲”是一種很容易讓人理解的行為，這在后來的牛津求學(xué)期間也能反映出來。
剛開始申報牛津大學(xué)的時候，圣奧爾本斯的校長認為霍金年齡太小，不適合報讀牛津，但是霍金還是在1959年3月同另外兩個比他高一級的學(xué)生一起去了牛津參加獎學(xué)金的考試。那次考試，其實霍金感覺并不好，可結(jié)果卻是好的，他順利地獲得了牛津的獎學(xué)金，并成為了那里的一員。那一年，他才17歲。
在牛津大學(xué)有一個“灰人理論”，說的是正確的學(xué)術(shù)態(tài)度是“反對刻苦”，你要么即使不努力也能智慧過人，要么坦然接受自己的天賦，接受一個四等的學(xué)位。如果你為了獲得更好的學(xué)位而發(fā)奮努力，就會被人視為“灰人”，這是牛津詞匯中最壞的稱呼。如果你在某個領(lǐng)域天分很高，你研究這個領(lǐng)域，牛津大學(xué)會全力支持你；如果你沒有這方面的天賦，卻非要通過努力去彌補，也會被視為“灰人”，被認為你在浪費生命，因為即使你再努力，這輩子也達不到天才所能達到的高度?；艚饎偟脚＝虻臅r候，很坦然地接受了這個理論。在牛津的三年時光里，他除了參加賽船俱樂部以使自己的生活更豐富外，似乎并沒有做更多的努力。他回憶說，“我計算過一次，我在那里的三年時間，大約只用功了一千小時，平均每天1小時。我對自己的懶惰并不感到自豪，但那時我的態(tài)度和多數(shù)同學(xué)并無二致，我們傾向于絕對厭倦和覺得沒有任何東西值得努力追求?！?/p>
?最后一次終考的時候，由于霍金沒有作準備，為了避免考試中出現(xiàn)需要事實性知識作答的問題，他轉(zhuǎn)而計劃做理論物理問題。但是因為緊張，考試前夕他失眠了，考出的成績可想而知并不理想，處于一等和二等學(xué)位之間，這需要追加一次面試以確定他的最終成績。面試將近尾聲的時候，教授問及他的未來計劃，他說要做研究，并明確表示，如果他獲得一等學(xué)位，他就去劍橋，否則就留在牛津。因為他不確定自己將來是否能夠從事研究的工作，所以他還申報了公務(wù)員。最后的結(jié)果是，他錯過了公務(wù)員的筆試，獲得了學(xué)院的認可，拿到了一等學(xué)位，同時還獲得了學(xué)院提供的一份小額畢業(yè)旅行金，而他用這筆資金，完成了一次伊朗之旅。?
1962年10月，霍金到達劍橋成為了那里的一名研究生。他原本申報的導(dǎo)師是弗雷德·霍伊爾，當時英國最知名的天文學(xué)家、穩(wěn)態(tài)理論的主要倡導(dǎo)者。但是因為報考他的研究生太多，學(xué)院沒有足夠的名額分配給霍金，只好將他調(diào)劑給丹尼斯·西阿瑪。那時候，西阿瑪雖然是他的導(dǎo)師，但是霍金對他的很多思想?yún)s持異議，尤其是關(guān)于馬赫原理，但是這種持異議的爭論，反而激勵了霍金發(fā)展自己理論和思想的決心。
霍金剛開始從事理論研究的時候，宇宙學(xué)和基本粒子物理學(xué)被認為是最激動人心的兩個領(lǐng)域，其中基本粒子物理學(xué)更是集中了當時絕大多數(shù)最聰明的人，是一個活躍的快速變化的領(lǐng)域，而宇宙學(xué)和廣義相對論則停滯于30年代，也就是自愛因斯坦發(fā)展廣義相對論之后，就沒有人能夠再進一步發(fā)展了。當時，霍金對這兩個領(lǐng)域基本一無所知，只是因為覺得研究基本粒子太像搞植物學(xué)了（正如前文交代的他不喜歡生物學(xué)一樣），所以他才選擇了宇宙學(xué)和廣義相對論。
當時，人們某種程度上對廣義相對論的理解還處于數(shù)學(xué)性的認知上，因為當他們找到某組描述廣義相對論的愛因斯坦方程解時，他們只顧著高興，甚至不去詢問該解是否具有某種物理意義！霍金加入這一研究領(lǐng)域之后，有兩個廣義相對論研究中心對他的影響很大，一個是位于德國漢堡的由帕斯庫爾·約當領(lǐng)導(dǎo)的團隊；另一個則是赫爾曼·邦迪領(lǐng)導(dǎo)的位于倫敦國王學(xué)院的研究中心，而前者主要是以其發(fā)表的論文對霍金施以影響，因為他從未訪問過那里。
因為霍金在圣奧爾本斯和牛津大學(xué)所接觸的物理并未涉及過于深奧的數(shù)學(xué)，而如今他選擇的宇宙學(xué)卻需要最復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，所以一開始西阿瑪建議他研究天體物理（相對宇宙學(xué)容易些），但是霍金拒絕了這個在他看來缺乏想象力的學(xué)科，而決心專攻宇宙學(xué)，并在研究的過程中不斷汲取新的數(shù)學(xué)營養(yǎng)——這是他日后得以榮升劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授（一個榮譽職位，由最優(yōu)秀的從事物理或數(shù)學(xué)研究的人擔任，同一時期只有一人）長達30年之久的原因。那段時間，他沉溺于廣義相對論的教材之中，并且每周都會和西阿瑪其余的三名研究生一起到國王學(xué)院聽課。
然而就在他發(fā)起努力的時候，他的身體卻發(fā)生了異變。其實在牛津的最后一年霍金就注意到，他的身體變得越來越笨拙了，但是醫(yī)生給他的建議只是“別喝啤酒”，所以他也沒有特別注意。然而事情并沒有那么簡單，來到劍橋后，他的動作變得越發(fā)遲緩。
1962年圣誕節(jié)期間，霍金在圣奧爾本斯湖滑冰的時候不慎摔倒，爬不起來，他才意識到問題的嚴重性。這一次，他在醫(yī)院里待了2周，可是醫(yī)生們除了在他身體上做各種檢查之外，并沒有給出任何實際性的答復(fù)?！耙庾R到我患了可能在幾年內(nèi)致死的絕癥讓我有點震驚。這樣的事怎么會落在我頭上呢？”因為不知道病情會怎么樣發(fā)展，霍金顯得很迷茫。醫(yī)院方面也因束手無策，只好讓他回到劍橋繼續(xù)他的廣義相對論和宇宙學(xué)的研究。然而愁云慘淡，霍金又如何把精神集中到研究上呢？那時候，他聽瓦格納的音樂聊以自慰，可是報紙卻報道說他酗酒，一石激起千層浪，各報社轉(zhuǎn)載傳抄，竟信以為真。因為病癥懸而未決，霍金對生活十分厭倦，所以也沒有心思對這種情況加以制止，而任其發(fā)酵。
好在這種狀況并沒有持續(xù)很久，出院不久，霍金夢到自己將被處死，他忽然意識到，如果他被緩刑的話，還有很多他能做且值得做的事。“畢竟，如果我反正都要死，不妨做一些好事。”想通了死亡的問題，他漸漸放下了心里的包袱，而真正讓霍金重新煥發(fā)對生命熱情的卻是因為一個姑娘的到來。
大概在霍金確診為ALS病（肌萎縮側(cè)索硬化癥）的時候，簡出現(xiàn)了，這給了霍金某種生活上的動力。尤其是后來和簡的訂婚，讓霍金意識到，“如果我們要結(jié)婚，我就得有一個工作，而要得到工作，我必須完成我的博士論文。因此，我在一生中頭一次開始用功?！倍颊f愛情是毒藥與靈藥的結(jié)合，它會讓人沉迷，也能給人以力量和希望。顯然，簡給予霍金的是一劑美妙的靈藥。很難想象，假如不是因為ALS，霍金會為了工作而那么努力嗎，而假如他不那么努力，他還會在未來取得那么大的成就嗎？
為了在攻讀期間養(yǎng)活自己，霍金向龔維爾和基斯學(xué)院（這是劍橋大學(xué)內(nèi)部的一所學(xué)院）申請研究獎學(xué)金。那時候，霍金的病情已相當嚴重，書寫和打字都變得十分困難，申請書還是在簡的幫忙下寫出來的。然而獎學(xué)金的申請因為推薦人的關(guān)系，中間發(fā)生了一點曲折，好在在西阿瑪?shù)膸椭拢艚鹱罱K還是獲得了研究獎學(xué)金，并且從那個時候開始，一直擔任基斯學(xué)院的研究員。
1965年，霍金和簡結(jié)婚，并在薩福克度過了他們?yōu)槠谝恢艿拿墼侣眯?。暑假的時候，他們一起去了康奈爾大學(xué)參加在那里舉辦的廣義相對論暑期班。在那里，霍金遇到了許多相對論領(lǐng)域的領(lǐng)袖人物，這對他日后從事理論研究產(chǎn)生了非常大的影響。那時候，簡還是倫敦韋斯特菲爾德學(xué)院的本科生，為了完成她的學(xué)位，他必須在工作日的時候從劍橋趕到倫敦。簡不在的日子，對于肌肉萎縮日益嚴重的霍金來說，一切都顯得十分艱難。所以，為了應(yīng)付生活和學(xué)業(yè)，他們需要在市中心找一處便利的處所。起初，霍金向?qū)W院求助，然而學(xué)院財務(wù)主任卻以“學(xué)院沒有幫助研究員解決住房問題的方針”為由拒絕了他的請求。后來，他們在距離學(xué)院不遠的地方找到了房子，才把這個問題基本定了下來。
霍金剛進到基斯學(xué)院時，學(xué)院內(nèi)部頗不平靜，在研究員當中出現(xiàn)了嚴重的分歧。因為研究經(jīng)費的問題，年輕的研究員聚集在一起以對抗院長和財務(wù)主任等舊的一派，并要求學(xué)院將更多的財富用于學(xué)術(shù)研究?；艚鹨布尤肓四贻p進步的一派。后來，在一次選舉學(xué)院理事會成員的會議中，由于進步方獲得了絕大多數(shù)的席位，結(jié)果導(dǎo)致雙方矛盾激化，院長內(nèi)維爾·莫特（他后來因為凝聚態(tài)物理的研究獲得諾貝爾獎）爵士也因此憤而辭職，直到新任院長李約瑟（多卷本《中國科學(xué)史》的作者）的到來，風潮才得以平息。
?婚后兩年，霍金的第一個孩子羅伯特誕生了，他的到來給這個“奇異”的家庭帶來了很多歡樂。但是由于霍金身體殘疾，照顧孩子的重擔便主要落在了簡身上，尤其是1975年之后，霍金連樓梯都爬不上的時候，這個問題就越發(fā)凸顯了。正是有了簡對家庭的照顧，霍金才能將精力聚焦于科學(xué)的研究之上。一個成功的男人背后，需要站著一個默默支持他的女人，必須得說，霍金的成就，也有簡的一份功勞。
霍金從事的廣義相對論研究，是愛因斯坦在1915年提出的，是一個嶄新的數(shù)學(xué)模型，它把時間維和空間的三維合并形成所謂的時空。該理論將引力表述為，“宇宙中物質(zhì)和能量的分布引起時空彎曲和畸變，使之不再平坦（以往的學(xué)術(shù)觀點，人們認為時空是平坦而光滑的）。這個時空中的物體企圖沿著直線運動，但是因為時空扭曲，他們的軌跡顯得被彎折了，使得他們的運動猶如受到引力場的影響?！?/p>
在與大量實驗數(shù)據(jù)相符的相對論中，時間和空間難分難解地糾纏在一起。人們認為，在宇宙中，不可能只使空間彎曲而時間卻安然無恙，就這樣賦予了時間以形狀。廣義相對論使空間和時間彎曲，一方面把它們從被動的事件發(fā)生的背景改變成為發(fā)生事件的主動的動力參與者，另一方面也說明了時間和空間不僅不能獨立于宇宙，而且不能相互獨立。于是，判斷廣義相對論的數(shù)學(xué)模型是否預(yù)言宇宙以及時間本身應(yīng)有一個開端或終結(jié)，顯然是非常重要的，然而包括愛因斯坦在內(nèi)的理論物理學(xué)家卻普遍認為時間在兩個方向都必須是無限的。來自蘇聯(lián)的兩位科學(xué)家歐格尼·利弗席茲和艾薩克·哈拉尼科夫甚至在1963年宣稱道，他們證明了所有具有奇點（奇點可以看作時空的邊緣或宇宙“大爆炸”的起始點）的愛因斯坦方程解都對物質(zhì)和速度做過特殊的排列，而宇宙具有這種特殊排列的解的機會為零，也就是說宇宙不可能存在過這樣一個具有無限密度的奇點，即宇宙沒有開端。如此一來，時間只能從無限的過去通往無限的未來。
但是，霍金和彭羅斯基于時空的全局結(jié)構(gòu)，利用一種叫“過去光錐”的時空模型的發(fā)現(xiàn)否定了他們的觀點?；艚鸷团砹_斯透過光錐往過去回望時發(fā)現(xiàn)，他們越朝前看，越看到更多早期的星系，而且發(fā)現(xiàn)所有的東西在過去比現(xiàn)在要靠近得多，也就是說過去是一個更加緊密的空間。后來他們還發(fā)現(xiàn)了宇宙暗淡的微波輻射背景，這種輻射來自宇宙極早期也密集得多熱得多的時刻，并沿著過去光錐到達現(xiàn)在?；艚鸷团砹_斯透過光錐的截面，計算出在有限的時間內(nèi)宇宙可以縮小到零的尺度，也就是說，理論上過去光錐之內(nèi)所有物質(zhì)被收縮在一個邊界為零的區(qū)域內(nèi)，也就證明出宇宙必然存在過一個奇點，這個奇點既是宇宙的開端，也是時間的始源。1992年宇宙背景探險者衛(wèi)星（COBE）檢測到微波輻射背景隨方向上的微小變化，作為宇宙膨脹的證據(jù)，支持了他們的理論。當時，他們證明時間具有開端的論文在1968年還贏得過引力研究基金會的第二名論文獎，雖然驗證的過程很漫長，但是這也正是霍金理論具有預(yù)見性的可貴之處。
1965年，英國數(shù)學(xué)家兼物理學(xué)家羅杰·彭羅斯在利用廣義相對論中光錐行為的方式以及引力總是吸引這個事實，證明了坍縮恒星在自己的引力作用下最終陷入到一個其表面縮小到零的區(qū)域中，這時，由于物質(zhì)的密度和時空的曲率變成無限大，就會在此區(qū)域得到一個奇點。彭羅斯在此基礎(chǔ)上，將這個發(fā)現(xiàn)發(fā)展成了彭羅斯定理，即任何物體受到引力坍塌必定最終形成一個奇點。當時，在劍橋攻讀博士學(xué)位的霍金受這個定理的啟發(fā)，從時間的逆方向進行思考，把物體坍縮的過程看成膨脹的過程，并證明出，只有當宇宙膨脹得快到足以避免重新坍縮時，才一定存在一個奇點。這個證明在后來還成為了他博士論文的一部分。
霍金博士畢業(yè)之后的幾年，繼續(xù)發(fā)展出新的數(shù)學(xué)技巧，并通過和彭羅斯合作，得出在黑洞中必然存在密度和時空曲率無限大的奇點。兩人還在1970年發(fā)表的一篇合作論文中指出，假定廣義相對論是正確的，而且宇宙包含著我們觀測到的如此之多的物質(zhì)，則過去一定有過一次大爆炸奇點。當時他們的結(jié)論遭到了很多人的反對，但是隨著人們通過數(shù)學(xué)的或觀測的方式驗證，這個理論今天已廣為人們所接受。
1970年，也就是霍金第二孩子露西出生的那一年，布蘭登·卡特通過研究指出，假定一個穩(wěn)態(tài)的旋轉(zhuǎn)黑洞正如一個自旋的陀螺那樣有一個對稱軸，則它的大小和形狀只由它的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度決定。在此基礎(chǔ)上，霍金于1971年證明了，任何穩(wěn)態(tài)的旋轉(zhuǎn)黑洞確實有這樣的一個對稱軸。兩年后，倫敦國王學(xué)院的大衛(wèi)·羅賓遜通過驗算也支持了他們的結(jié)論。
黑洞是科學(xué)史上極為罕見的情形之一，在沒有任何觀測到的證據(jù)說明其理論是正確的情形下，作為數(shù)學(xué)模型被發(fā)展到非常詳細的地步。按照黑洞的定義，它不能發(fā)光，要如何檢測它的存在呢？早在1873年，約翰·米歇爾在他的論文中指出，黑洞仍然將它的引力作用到周圍的物體上。只不過那時候它不叫黑洞，而被米歇爾稱為暗星?；艚鸷退难芯繄F隊，通過對天體物理中的雙星系統(tǒng)，尤其是類似天鵝X-1那樣的具有強烈X射線源的伴星運動的觀測，確認了天鵝X-1中包含了一個黑洞。實際上，黑洞并不是真黑，它們和熱體一樣發(fā)光發(fā)熱，只是因為其強大的引力，導(dǎo)致光無法逃逸出去而已。
1970年以前，霍金關(guān)于廣義相對論的研究，主要集中于宇宙是否存在一個大爆炸的奇點上。在露西出生后不久的一個晚上，他在床上思考和大爆炸有關(guān)的黑洞問題。那時候，還不存在關(guān)于時空的那些點是在黑洞之內(nèi)還是在黑洞之外的準確定義。霍金和彭羅斯曾討論過將黑洞定義為不能逃逸到遠處的事件集合的想法（這是現(xiàn)在被廣為接受的定義），從這個定義上來說，黑洞邊界是由剛好不能從黑洞逃逸、而只能在邊緣上永遠盤旋的光線在時空里的路徑形成的?；艚鸹谶@點想到，如果從黑洞邊界來的光線不相互靠近，則黑洞邊界的面積可以保持不變或者隨時間增大，但它永遠不會減小——因為如果它變小的話，邊界上總有一些光線會相互靠近，這就和假設(shè)相矛盾了。黑洞邊界面積的非減性質(zhì)給黑洞的可能行為加上了重要的限制（這個限制對黑洞研究來說，是一個新的突破），想明白這個問題，霍金當晚激動得連覺都睡不好。隨后，他將自己的發(fā)現(xiàn)和彭羅斯一起分享，并通過兩個的合作證明了后來名動學(xué)術(shù)界的奇點定理，因為這個成就，兩人一起分享了1988年的沃爾夫物理獎。
?由于黑洞的研究完全是基于數(shù)學(xué)的理論性研究，每走一步都及其艱難，甚至有時你好不容易走出了這及其艱難的一步，到最后卻被證明是錯誤的。霍金就遇到過這類問題。1972年，霍金和卡特合撰的論文《黑洞力學(xué)的四個定律》發(fā)表，論文指出，如果黑洞是真溫度，黑洞就是個熱力學(xué)系統(tǒng)，應(yīng)該存在熱輻射，但通常對黑洞的理解是一個只進不出的天體，不會有熱輻射。因此霍金等人強調(diào)，黑洞溫度不應(yīng)該看作真正的溫度，然而1973年霍金卻發(fā)現(xiàn)，黑洞存在熱輻射，這就把自己之前的結(jié)論推翻了?；艚鹂紤]黑洞附近的量子效應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)黑洞會像黑體那樣發(fā)出輻射，其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比，這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小，而溫度卻越來越高，最后一刻以爆炸而告終。黑洞輻射的發(fā)現(xiàn)具有極其基本的意義，它將引力、量子力學(xué)和熱力學(xué)統(tǒng)一在一起。同年，霍金和喬治·埃里斯合著的《時空的大尺度結(jié)構(gòu)》由劍橋大學(xué)出版社出版，這是霍金出版的第一部書籍。
1973年9月，霍金訪問莫斯科，和蘇聯(lián)專家雅科夫·捷爾多維奇和亞歷山大·斯塔拉賓斯基討論黑洞問題。他們說服了霍金，按照量子力學(xué)不確定性原理，旋轉(zhuǎn)黑洞應(yīng)該產(chǎn)生并輻射粒子。隨后，霍金通過計算發(fā)現(xiàn)，不僅旋轉(zhuǎn)黑洞，甚至連非旋轉(zhuǎn)黑洞也應(yīng)該以不變速率產(chǎn)生和發(fā)射粒子。此后，其他人用多種不同的形式重復(fù)了這個計算，一致證實了黑洞必須如同一個熱體那樣發(fā)射粒子和輻射，并證明出，黑洞溫度只依賴于其質(zhì)量——質(zhì)量越大溫度越低。但是從黑洞邊界理論來看，任何東西都不能從黑洞的邊界逃逸出來，這些粒子和輻射是怎么回事呢？霍金通過量子理論告訴我們，粒子不是從黑洞里面出來的，而是從緊靠黑洞的邊界的外面的“空虛的”空間來的！由此又引入了虛時間的概念，將黑洞理論和時間聯(lián)系到了一起，開啟了尋找時間起源的問題。1975年以后，霍金根據(jù)理查德·費恩曼對于歷史求和的思想，開始推導(dǎo)一種更強有力的量子引力論方法，向時間的起源和終點發(fā)起新的挑戰(zhàn)，并因為這方面的成就，于1978年獲得世界物理學(xué)界最高獎——愛因斯坦獎?wù)隆?/p>
20世紀70年代，由于霍金在黑洞研究上的成就以及理論物理上的貢獻，他在1974年當選為皇家學(xué)會會員，并在這之后的短短五年內(nèi)，先后晉升為教授以及劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授。一個殘疾人能取得這樣大的成就，真的很難想象。
1975年，也就是霍金受基普·索恩邀請訪問加州理工學(xué)院之前，他都是使用手動輪椅或電動三輪車，直到來到加州理工學(xué)院，他才第一次使用上了電動輪椅。加州理工的人不像英國那么狹隘和保守，有什么想法總是說干就干，霍金很享受那里的學(xué)術(shù)氛圍。在那里，霍金的工作是和唐·佩奇一起尋找來自黑洞的輻射。他們通過伽馬射線背景尋找這種輻射的證據(jù)，但卻是徒勞無功。
從加州理工學(xué)院回來后，霍金發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)爬不了樓梯了。這樣，在學(xué)院的安排下，他們住進了學(xué)院一座帶花園的巨大的維多利亞風格的底層公寓里。在這個花園里，霍金常常驅(qū)動輪椅和孩子們一起玩耍。后來，學(xué)院更是為了他的輪椅能夠行走方便特地修了一段斜坡，從他的家——劍橋西路5號，經(jīng)過美麗的劍河、古老的國王學(xué)院一直通到銀街的應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系的辦公室里。
1981年，因為參加在梵蒂岡由耶穌會組織的宇宙學(xué)會議，霍金對于宇宙的起源和命運問題的興趣被重新喚起，從之前的量子引力學(xué)轉(zhuǎn)入量子宇宙學(xué)的研究當中。在參加這次會議的時候，霍金已經(jīng)意識到了時空有限而無界的可能性，也就是它可能是一個循環(huán)的結(jié)構(gòu)，那意味著宇宙沒有開端，也沒有創(chuàng)生的時刻，它就像上帝一樣，是永恒的存在！這樣一來，是否意味著霍金早期研究奇點的工作成果就要付諸東流了？
在證明這個可能的正確性之前，顯然他還有很多工作要做。首先就是要找到一個好的理論或模型解釋今天我們所看到的宇宙為什么是這個樣子。針對這個問題，霍金在1981年的莫斯科量子引力的會議上提出了宇宙的暴脹模型，隨后這個模型被蘇聯(lián)科學(xué)家安德雷·林德進一步發(fā)展，并于1983年提出新的所謂的混沌暴脹模型。這個新模型不但很好的解析了這個問題，而且還能給出微波背景輻射溫度起伏的合理幅度，為探尋宇宙的起源截取更多直觀而有效的證據(jù)。另外，預(yù)言宇宙如何起始，還需要找到在時間開端處成立的定律。根據(jù)霍金和彭羅斯早期得出的奇點定理，時間的開端是具有無限密度和無限時空曲率的一點，且在這點上所有已知的科學(xué)定律都崩潰（也就是失效）。這樣一來，就需要人們?yōu)榇顺闪⑿碌亩?，然而科學(xué)家們苦苦找尋，卻找不到成立該定律的任何提示。
那有沒有可能用已知的定律來解決這個問題呢？霍金在《時間簡史》說道：“不必針對奇點提出新的定律，因為在量子理論中不必存在任何奇點?！闭腔谶@個考慮，霍金提出了宇宙無邊界設(shè)想。然而在梵蒂岡會議期間，霍金并不知道如何用“無邊界”思想去預(yù)言宇宙。然而，1982年夏天，他在加州大學(xué)的圣巴巴拉分校和詹姆·哈特爾共事的時候，找到了該設(shè)想下宇宙應(yīng)滿足的條件，并通過費恩曼歷史求和方法，找到了合理的答案。為了說明這個問題，霍金將地球表面的形成過程（作為歷史）比喻為宇宙所有歷史中特別的一個。在這個特別的歷史中，地球表面的每一點到北極的距離代表虛時間，并且離北極等距離的圓周長代表宇宙的空間尺度，而宇宙作為單獨的一點以北極為起始。在這里，盡管北極的尺度為零，但它不是奇點，因為它是真實存在的，也就是說，在這里我們已知的物理定律可以成立。為了進一步說明這個問題使不至于和宇宙大爆炸相混淆，霍金在《時間簡史》中解釋道：“也許所謂的虛時間才是真正的實時間，而我們叫做時間的東西恰恰是子虛烏有的空想的產(chǎn)物。在實時間里，宇宙具有開端和終結(jié)的奇點，這奇點構(gòu)成了科學(xué)定律在那里失效的時空邊界。但是，在虛時間里不存在奇點或邊界。所以，很可能我們稱作虛時間的東西才真正是更基本的觀念，而我們稱作實時間的反而是我們臆造的，用以幫助我們描述我們所認識的宇宙，如此而已?！彼裕艚鹪缙陉P(guān)于奇點的研究并不是沒有意義的。
為了說明這些理論，也為了向大眾普及宇宙和時間的起源問題，霍金于1988年完成并發(fā)表《時間簡史：從大爆炸到黑洞》。這部影響深遠的科普著作，一經(jīng)出版，便占據(jù)《紐約時報》暢銷書排行榜長達147周之久，倫敦《泰晤士報》暢銷書排行榜更是將其名列榜單長達237周，全球銷量突破千萬冊！同年，沃爾夫基金會為表彰這部著作的突出貢獻，將當年的沃爾夫基金獎頒給了霍金。在90年代，由于對時間、宇宙起源的探尋，霍金很自然地參與到“時間機器”的探索領(lǐng)域。
?根據(jù)廣義相對論，如果旅行的速度超過光速，時間就會反轉(zhuǎn)，也就是可以回到過去。但是從實驗數(shù)據(jù)來看，光速壁壘卻沒有辦法打破，也就是不論如何都不可能使物體的速度超過光速。為了解決時空旅行是否可行的問題，學(xué)界引入了“蟲洞”的概念。其實，早在1935年，“蟲洞”的概念便出現(xiàn)在愛因斯坦和納珍·羅森合著的論文里了（那時候它被稱為“橋”）。它是連接兩個空間的管道，理論上可以通過它實現(xiàn)空間和時間的跳躍，也就是可以實現(xiàn)星際旅行，可以回到過去或未來。然而“蟲洞”的開啟需要時空的翹曲，且為了使時空翹曲到允許逆時旅行的程度，還需要負能量密度的物質(zhì)，賦予時空以負曲率。假如能找到這種物質(zhì)，也就意味著時間旅行是可行的。但是由此就會引出一個歷史悖論，即“假定你回到以前，在你的祖先還是小孩時將他殺死，你還會存在嗎？如果你不會存在，你又怎么回去將他殺死？如果你會存在，可是你的祖先已死，你又是從何而來？”從而導(dǎo)致這樣一個歷史擾亂問題的出現(xiàn)。
為了回答這個問題，霍金提出了一個“時序防衛(wèi)猜想”。這個猜想說的是時間本身有一套防衛(wèi)機制以阻止生命體回到過去，從而避免歷史擾亂問題的發(fā)生。為了證明這個猜想，霍金用到了解釋黑洞輻射問題時用到的虛粒子概念。他指出，當時空允許翹曲到可以回到過去的程度時，在時空中的閉合圈環(huán)（這個閉合圈環(huán)可以理解允許粒子回到過去的空間）上運動的虛粒子，能夠變成在時間前進的方向上以等于或低于光速的速度運動的實粒子。而又由于這些粒子可以任意多次地圍繞圈環(huán)運動，這樣它們的能量就會被多次地計入到這個時空中，使能量密度變得非常大，從而賦予時空以正的曲率（與滿足逆時旅行需要用到的負曲率相矛盾），因而不允許旅行到過去。
為此，有人提出了不同的猜想——選擇歷史假說。根據(jù)這個假說，時間旅行者雖然可以回到過去，但是他進入的是和記載的歷史不一樣的另外一個歷史，在那里，他們可以自由地行動，而不必擔心歷史擾亂問題的產(chǎn)生。據(jù)此，霍金用費恩曼歷史求和方法作了反駁。費恩曼歷史求和方法指出，宇宙不僅僅有一個單獨的歷史，它有所有可能的歷史，每一個歷史都有自己產(chǎn)生的概率。但是，費恩曼歷史求和中，每一個歷史都是由完整的時空和其中每一件東西組成的，也就是說，即使通過時空翹曲回到過去，旅行者仍然處于同一時空和同一個歷史中，從而也就否定了選擇歷史假說。但是基于當前的技術(shù)和理論尚未達到完美的程度，霍金并不排斥“回到過去”的可能，但是他仍然警告道，不要涉險嘗試回到過去。顯然，在時間旅行上，霍金并不贊成回到過去。
然而，因為病情的惡化，在科研事業(yè)順風順水的時候，霍金的生活卻出現(xiàn)了一些微妙的變化。首當其沖的就是霍金的病情。1985年，霍金在前往位于瑞士的歐洲核子研究組織的途中患上了急性肺炎，病情一度惡化到危及生命的程度。雖然最終通過氣管切開手術(shù)挽回了他的生命，但是卻從此剝奪了他說話的能力。面對這樣的情況，霍金對自己的學(xué)術(shù)生涯并不樂觀，甚至一度以為他余生所能做的就是待在家里看電視了。這時候，一個名叫瓦特·沃爾托茲的美國電腦專家出現(xiàn)了。他聽說了霍金的情況，為他寫了一套名為均衡器的語音合成程序以代替霍金的語音，后來，劍橋適應(yīng)通訊公司的大衛(wèi)·梅森把一臺小型電腦和這個語音合成器一起裝到霍金的輪椅上，幫他徹底解決了語言上的問題，也讓他得以重新回到研究崗位上。
其次就是他的婚姻變故。因為霍金的病情，誰也不知道他還能活多久，包括他本人在內(nèi)也覺得自己命不久矣。自1979年他們的第三個孩子蒂莫西出生后，簡就為此憂愁不已。她擔心霍金死后，自己將無力撫養(yǎng)三個孩子，所以希望在那之前能夠找到一個愿意養(yǎng)活她和孩子并愿意娶她的男人。霍金也因為有這層顧慮，所以對這樣的事情采取了默認的態(tài)度。就這樣，喬納森·瓊斯進入了他們的生活。但是隨著簡和瓊斯的關(guān)系日漸親密，而霍金又久久沒有死成，這讓霍金既感覺難堪又難以忍受。終于在1990年，霍金因為不堪忍受他們的關(guān)系而和自己的護士伊萊恩·梅森住到了外面的公寓。
伊萊恩是一個好護士，也是一個單親母親，在和霍金相處的日子里，她的兩個兒子也和他們住在一起。在一起生活的時間里，她和霍金漸漸有了感情，并最終于1995年結(jié)成了夫妻。而簡也于同年9月，嫁給了瓊斯。用霍金的話說，“我和伊萊恩的婚姻是激情而騷動的，但我們也經(jīng)歷了許多波折，但是作為護士，伊萊恩在幾個場合救了我的命?！币驗闅夤芮虚_手術(shù)遺留的問題，霍金的呼吸一直都有些問題，嚴重的時候甚至會威脅生病，其中有幾次病危的情況，都是因為伊萊恩的洞見和堅持，才讓他得以轉(zhuǎn)危為安。然而，最終伊萊恩也沒有和霍金走到最后，他們于2007年離婚。當時外界一度猜測說伊萊恩虐待霍金，但是霍金本人卻否認。從他回憶的文字里看，他對伊萊恩并沒有任何怨懣，反而是充滿感激的。他在《我的簡史》里寫道：“倘若沒有另一位護理傳喚伊萊恩，伊萊恩使我蘇醒過來的話，我大概早已死去。伊萊恩為這一切危機耗費了大量的情感?！彼?，我們最好也不要去猜測他們分開的原因，畢竟分開之前，她曾經(jīng)那么用心地照顧過霍金。
進入21世紀后，來到了霍金著作的豐產(chǎn)期。2001年，作為《時間簡史》的姊妹篇，《果殼中的宇宙》出版；2002年，《在巨人的肩膀上》出版；2005年，《上帝創(chuàng)造整數(shù)》出版；2010年后，《大設(shè)計》、《我的簡史》、《時空本性》等又接連面世，你能想象嗎？這些竟然都出自于一個渾身只有三根手指能動的人的手里，不管內(nèi)容怎么樣，僅就如此巨大的產(chǎn)量而言，也足以令世界動容了！
雖然霍金行動不便，但是他的一生卻是充足而滿足的。他的足跡涉及世界多個國家，除了美國外，他還訪問過蘇聯(lián)7次，日本6次，中國3次，去了除澳洲以外的每一個大陸，期間還會見了美國、韓國、中國、印度、愛爾蘭、智利等多國的國家領(lǐng)導(dǎo)人，在北京人民大會堂和白宮做過演講，在倫敦殘奧會做過主持，乘潛水艇下過大海，坐零重力飛行器上過天上，甚至還向“維珍銀河”預(yù)定了未來的太空旅行……
?2017年3月14號，在屬于我們的時空維上，霍金永遠地停止了呼吸。但是有理由相信，假如有外星人的話，他會在另一個時空維里繼續(xù)他的大設(shè)計以尋找到他所謂的宇宙十一維空間；繼續(xù)他的理論物理研究，直至他所預(yù)言的時間終點的最后來臨！《完》
