在現在宇宙膨脹階段的初期，時空高度扭曲，曲率半徑很小。
霍金在20世紀70年代研究了愛因斯坦的引力理論。他發現在非常壹般的條件下，空間和時間必然存在奇點，時空似乎是無限彎曲的。然而，當時並不清楚奇點是否真的存在。倫敦伯克貝克學院的羅傑·彭羅斯證實了黑洞確實會形成奇點。
後來，彭羅斯和霍金將同樣的想法應用於整個宇宙，並表明愛因斯坦的理論預測了我們遙遠過去的奇點，即大爆炸。霍金和彭羅斯壹起證明了著名的奇點定理，為此他們獲得了1988年的沃爾夫物理學獎。
2.黑洞理論
1974年，霍金提出了黑洞蒸發的概念，認為虛粒子產生的相對時刻黑洞周圍會出現四種可能性:直接湮滅，都落入黑洞，正粒子落入黑洞負粒子逃逸，負粒子落入黑洞正粒子逃逸，最後壹種可能性最低。霍金進壹步提出了微型黑洞(又稱原始黑洞)的概念。
斯蒂芬·霍金2014 65438+26十月論點:愛因斯坦的引力方程有兩種奇異解，即黑洞和白洞。但理論上黑洞應該是“進了又出”的天體，而白洞只能出不能進。但黑洞有粒子輻射，不再適合稱之為黑洞，而應該稱之為“灰洞”。之前認為黑洞可以摧毀信息和情報的觀點是他“最大的錯誤”。
3.無邊宇宙理論
霍金在20世紀80年代初創立了量子宇宙學的無邊界理論。他認為時間和空間是有限無界的，宇宙不僅是自洽的，而且是自足的。它不需要上帝在宇宙開始時的第壹次推動。
無邊界宇宙理論也將上帝排除在“造物主”之外。他認為時間和空間是有限無界的，宇宙不僅是自洽的，而且是自足的。它不需要上帝在宇宙之初的第壹次推動。宇宙的演化乃至創造都是由物理定律單獨決定的，這就把上帝完全排除在宇宙萬物之外了。後來宇宙背景輻射探測器對空間背景溫度起伏的觀測證實了這壹預言，證明了世界是無神論的。
4.霍金輻射
霍金用彎曲時空背景下的量子場論證明黑洞像熱力學黑體壹樣輻射，從而提出了霍金輻射。
在“真空”宇宙中，根據海森堡的測不準原理，壹對正負虛粒子會在瞬間憑空產生，然後瞬間消失，符合能量守恒。黑洞視界之外也不例外。斯蒂芬·威廉·霍金(Stephen william hawking)推斷，如果在黑洞外產生壹對虛粒子，其中壹個被吸引，另壹個逃逸。
如果是這樣，逃逸的粒子獲得能量，可以逃逸到無窮遠，而不會被相反的粒子湮滅。從外面看，它就像壹個發射粒子的黑洞。這個猜想中的輻射被命名為“霍金輻射”。因為它取出能量，吸收了黑洞的壹部分能量，黑洞的質量會逐漸變小，消失；也是把信息拿出來，所以不違反信息規律。
5.宇宙波函數
霍金與吉姆·哈特爾合作時，* * *提出了“宇宙波函數”，可以用來計算我們理論上看到的宇宙的特征。
擴展資料斯蒂芬·威廉·霍金是本世紀享有國際聲譽的偉人之壹，劍橋大學數學與理論物理系教授，當代最重要的廣義相對論和宇宙學家。英國劍橋大學盧卡斯數學講座，這是繼牛頓和狄拉克之後自然科學史上最高榮譽講座。
霍金在《大設計》中強調宇宙不需要造物主或“上帝”，並以“哲學已死”為開篇，這意味著人類將從無知的自我奴役中解放出來，它否認純粹的哲學和宗教真的能解釋自然，這也說明各大宗教只是古代精神世界探索未知、追求永恒解放的體系，而非客觀真理。
隨著時代的進步，人類文明應該奮起直追，不能落後，這也是壹代又壹代有識之士追求存在、生命和宇宙意義的原因。解決這些命題本來應該是哲學家的任務，可惜科學的高度發展讓哲學跟不上。
霍金希望解開宇宙誕生之謎。1970年代，霍金應用量子力學解釋黑洞現象。接下來的30年，用量子力學解釋整個宇宙變得更加困難。霍金想找到壹套能完美解釋宇宙整體現象的理論來解釋宇宙從654.38+03.7億年誕生到現在，但時隔多年，即使無限接近他，他依然沒有得出結論。
根據他的量子力學理論，宇宙的誕生是由大爆炸產生的，大爆炸是壹個無限小的壓縮物質在超重力(也可以理解為無限密度)下爆炸的產物。量子力學的理論範疇無法解釋這個過程是如何進行的。為什麽會這樣？霍金說，“壹定有壹種理論可以描述小尺度引力。”
霍金的“灰洞”理論認為，物質和能量被黑洞困住壹段時間後，會再次釋放到宇宙中。他在論文中承認，自己最初對視界的理解是有缺陷的，光其實是可以穿越視界的。當光從黑洞核心逃逸出來時，它就像壹個人在跑步機上跑步壹樣移動，並通過向外輻射而慢慢收縮。
“經典黑洞理論認為，任何物質和輻射都無法逃離黑洞，而量子力學理論表明，能量和信息都可以逃離黑洞。”霍金還指出，對這壹逃逸過程的解釋需要壹個能夠成功整合引力和其他基本力的理論。在過去的100年裏，物理學界沒有人試圖解釋這個過程。
壹些科學家同意霍金的“灰洞”理論，而另壹些科學家則持懷疑態度。美國卡夫瑞理論物理研究所的理論物理學家約瑟夫·波爾欽斯基(Joseph Polchinski)指出，根據愛因斯坦的引力理論，黑洞的邊界是存在的，但它與宇宙其他部分的區別並不明顯。現代量子物理學認為，這種物質信息永遠不會完全消失。
30多年來，霍金試圖用各種猜測來解釋這種矛盾的觀點。霍金曾經說過，黑洞中的量子運動是壹個特例。因為黑洞中的引力很強，此時量子力學不再適用。霍金的說法並沒有說服科學界很多持懷疑態度的學者。
現在看來，霍金終於對這種矛盾的觀點給出了更有說服力的答案。霍金說黑洞從來不會完全關閉自己——霍金輻射。它們逐漸向外界輻射越來越多的熱量並持續很長壹段時間，然後黑洞最終會把自己打開，釋放出其中包含的物質信息。
2016，16年8月6日，以色列海法理工學院教授傑夫·斯坦豪爾(Jeff Steinhauer)在發表於《自然物理學》雜誌的論文中證明了霍金輻射的量子效應。他制造了壹個聲音黑洞，而不是光黑洞，用的是壹個長管，裏面有聲音粒子，也就是聲子的“視界”。
2014年，Steinhauer教授發現聲子是在視界上隨機產生的。在他的最新成果中，Steinhauer證明了這些聲子是壹對相關聲子中的壹個，從而證明了霍金輻射的量子效應。
參考資料:
斯蒂芬·威廉·霍金-百度百科