霍金都有哪些科學成就？

想要了解霍金到底有哪些學術成就，首先要從宇宙大爆炸開始説起。

什麼是宇宙大爆炸？

其實從古到今，宇宙的起源就是一直以來的熱門選題，很多學者都對此發表了很多看法。20世紀初，自從愛因斯坦提出了廣義相對論之後，這事就變得更加鬧騰了。當時有人就提出了：宇宙大爆炸理論。

不過，一開始很多人都覺得這是在瞎編。

不過，沒多久，有個叫做哈勃的老大爺，特別喜歡仰望星空，他就發現一個事情，

距離地球遠的天體，距離會越來越遠。

於是，當得知這個觀測結果之後，一羣科學家就在開始開腦洞，他們認為，這個觀測結果説明，隨着時間的推移。宇宙在發生膨脹。如果我們把進度條往回來，退到原點，那宇宙是不是就是一個點？

然後從這個點發生大爆炸，才有的現在的宇宙，並且一直持續膨脹下去，才有哈勃觀測的結果。後來，宇宙大爆炸理論中還預測了氦丰度和宇宙微波背景輻射，這兩樣都被確立了之後，宇宙大爆炸才開始成為主流的理論。而宇宙大爆炸前的那個點，就叫做奇點。

奇點定理

一開始其實霍金並不是支持宇宙大爆炸理論的，他更喜歡的是霍伊爾教授提出的穩恆態宇宙模型，這個模型告訴我們，宇宙是恆定不變的，其實愛因斯坦也曾經有過這樣的想法。不過，霍金一心想要師從霍伊爾，卻吃了閉門羹，最後只能跟從其他老師。後來，他發現霍伊爾的穩恆態宇宙是有問題，於是，寫了一篇論文專門駁斥這個理論模型。

後來，霍金開始自己的研究生涯，他就發現有個叫做彭羅斯的數學家在研究奇點。因此，他就和對方商量一起來研究。並且提出了：奇點定理。

這個定理其實就是在描述宇宙在大爆炸之前，還處於奇點時的狀態。如果説現在的宇宙所有的一切都來自於奇點，那意思就是説，奇點所具有的的能量就等於目前宇宙中所有的能量。所以，奇點其實有個特點，那就是密度無限大，體積大無限，能量無限大。

而霍金所做就是從數學的角度證明奇點存在的是有可能的。

霍金輻射

除了奇點定理，霍金還研究黑洞，而且他一生中最重要的學術成就和黑洞有關。

關於黑洞，我們要從恆星説起。恆星的形成一般認為是有宇宙中的星雲物質在引力的作用下產生的。

然後由於核心在引力的作用下温度升高，直到點燃核聚變反應，於是恆星就開始燃燒自己照耀別人了。而這個時期也被叫做主序星時期。

在這段時期會比較温度，但隨着質量的減小，引力對於恆星自身的控制能力減弱，這時候就會不如恆星的晚年，從氫核聚變到氦核聚變，一直沿着元素週期表的順位發展。直到鐵元素，由於鐵元素十分穩定，核聚變所需要的能量要大於核聚變產生的能量，也就入不敷出了。

有相當一部分的恆星是停留在鐵元素之前，就變成了恆星的屍體了。還有一部分自身質量特別大，就會發生超新星爆炸。

超新星爆炸的結果就是，恆星往太空拋灑物質，剩餘物質有兩個結局，要麼成為一顆中子星，要麼稱為一個黑洞。

在宇宙中，黑洞是出了名的暴脾氣，這是因為它的質量特別大，根據廣義相對論，質量越大，扭曲時空就越厲害，也就是引力特別大。

地球之所以會繞着太陽轉，就是因為太陽壓彎了時空，地球沿着測地線在運動。

如果你把地球放到黑洞旁邊，那就不是轉的問題了，直接就把抓走了。會被黑洞吸走，連渣都不剩。

即使你在黑洞旁邊放一個恆星，那結果也是一樣的。

所以，在當時許多的科學家都認為，黑洞的特點就是隻進不出。

不過，霍金提出了不同的想法。根據量子力學，真空並不空，而是有粒子漲落。根據海森堡的不確定性原理，真空中會產生正反虛粒子對，然後再瞬間消失，以確保能量守恆。而且這個也被科學家們所證實了。

霍金就認為，如果黑洞附近也發生了真空的粒子漲落，那袋負能量的虛粒子對就會被黑洞吸走，從外部觀察者的角度上，就好比黑洞吐出帶正能量的虛粒子。所以，實際上，黑洞就失去了能量，在慢慢向外輻射能量一樣。所以，這也被稱為黑洞蒸發，或者霍金輻射。

除了霍金輻射，霍金還和其他幾位科學家一起提出了黑洞熱力學定律。

所以，我們來總結一下，霍金的主要成就是奇點定律，黑洞熱力學，霍金輻射。