2012年2月25日，霍金在英国伦敦科学博物馆观看“黑洞灯”。
霍金的研究兴趣相当广泛
三联生活周刊：多年来，史蒂芬·霍金一直是科学界最鲜明的形象之一。他也是一名病人和理论物理学家。作为他的同事，您能介绍一下您认识的史蒂芬·霍金吗？
约翰·巴罗 (John )，剑桥大学应用数学与理论物理系系主任
约翰·巴罗：霍金和我的博士生导师都是丹尼斯·沙玛。霍金比我大10岁左右，所以我是沙玛在牛津的学生（从20世纪70年代到80年代初，沙玛来自剑桥）。大学转入牛津大学进行研究，霍金是他之前在剑桥大学的博士生）。 1974年，我和夏尔马一起做博士研究。大约在那个时候，霍金向《自然》杂志提交了一篇论文，其中讨论了后来人们所说的“霍金效应”（）——所谓的黑洞（Balck）洞）实际上是一种黑体（Black Body），它们也会向外辐射粒子。这是霍金成为世界级科学家的开始。
在接下来的30年里（从1979年到2009年），他担任剑桥大学卢卡斯数学教授。 20世纪60年代，他的论文和著作主要讨论了宇宙扰动的一些技术问题，随后他对一些“奇点定理”产生了兴趣（ ）。牛津大学数学家罗杰·彭罗斯向他介绍了由于引力导致物质塌缩而形成黑洞的可能性。彭罗斯使用了宇宙学和引力研究中从未使用过的数学技术来研究黑洞。问题，霍金很快就能够扩展这些理论，与彭罗斯一起撰写论文。事实上，这些论文的数学性很强，讨论的更多是“定理”（）而不是“理论”（）。此后，霍金开始研究量子引力问题。他希望通过宇宙学观测来确定宇宙是否可以被扭曲并对其进行限制。他与罗杰·泰勒（Roger ）合作进行宇宙观测，并尝试利用当时新发现的宇宙。微波背景辐射探测宇宙的旋转。
我认为这表明霍金是一位兴趣广泛的科学家。他使用微分拓扑完成了大量数学工作。有时他对物理问题更感兴趣，比如宇宙中的核合成问题、微波背景辐射问题等。他还与理论物理学家加里·吉本斯合作设计了引力波探测装置。要知道他的第一个学位是物理学而不是数学。 1981年至1982年左右，他在量子引力方面的工作涉及量子宇宙学、暴胀宇宙模型、暴胀宇宙中宇宙涨落的起源等。当时，他主要与詹姆斯·哈托尔 (James ) 合作设计量子宇宙学模型，后来又与年轻的研究人员合作。这基本上就是他一生的科学研究轨迹——他不仅仅关注黑洞，这只是他关心的问题之一。
霍金还关注宇宙模型。迄今为止，量子引力问题还没有完全解决。但对于霍金效应来说，这是一个比量子引力问题更普遍的效应。它表明黑洞也会蒸发。这是基于热力学的结论。黑洞的表面积相当于熵，表面引力相当于温度。
事实上，人们在1974年之前就意识到黑洞动力学和热力学之间非常奇怪的相似之处。例如，如果两个黑洞合并，它们的表面积永远不会减少。新合并的黑洞的表面积总是大于之前两个黑洞的表面积之和，并且你无法通过有限行为将黑洞的表面积减小到零。人们发现，在黑洞动力学中，如果将“黑洞表面积”换成“熵”，将“表面重力”换成“温度”，这与热力学第四定律是一致的。当时，有人认为这只是巧合，因为黑洞根本没有温度。它的温度必须为零并且不发出任何辐射。但霍金认为，如果你通过量子力学的镜头观察黑洞，它确实会向外辐射。黑洞确实有一个温度，这是由它的表面引力决定的——这是一个戏剧性的发现，表明你可能最终能够通过使用热力学规则得出量子引力理论。
霍金发现了这个著名的公式，他表示希望将来能将其刻在自己的墓碑上。它描述的是黑洞的熵，其中包括了玻尔兹曼常数、普朗克常数、光速和牛顿引力常数，所以这是一个包含了所有基本常数的公式：包括热力学（玻尔兹曼常数）、引力（牛顿引力常数） ）、相对论（光速）和量子论（普朗克常数）。这是现代物理学最伟大的发现之一。当然，有些人预测我们可能会发现极小的黑洞在蒸发的最后阶段爆炸——这是以前从未发现过的。当然，我们并不指望会发现这种现象，因为这意味着宇宙在刚出现时处于一种非常混乱和不均匀的状态，而我们并不相信宇宙是这样的。
如果这种所谓的太初黑洞真的存在，这可能意味着宇宙在早期处于非常不规则的状态。如果这是真的，那么可能存在大量的原初黑洞。那么在这个阶段你需要留下足够多的黑洞，但不能太多——当然，如果宇宙膨胀真的发生，膨胀会将所有这些原始黑洞推出我们的视野。事实上，这是霍金在1975年做出的重要发现，也是他随后与许多人合作的基础。在此之前，人们相信宇宙中到处都有可能出现黑洞。后来，人们发现黑洞向外辐射。他们是黑色的尸体。黑洞的温度与其自身质量成反比。只有非常非常小的黑洞才有非常高的温度。理论上来说，现在要爆炸的黑洞只有质子大小，但可能有一座大山的质量，并且会出现大量的伽马射线爆发。 （如果这种现象真的发生）你在地球上飞行时应该可以很容易地观察到这种现象。
当然，马丁·里斯（Ress）也提出，这种原始黑洞爆炸中大约有 40% 可能含有电子和正电子。如果它们恰好在星系的磁场内部，它们也会随之旋转，形成同步加速器辐射——当然我们现在还没有发现这种现象。这种现象就像超新星爆炸一样，只不过爆炸的规模有质子大小，不过我还没有观察到。不管怎样，霍金在他的整个职业生涯中对宇宙学的各个方面都感兴趣。在他生命的最后几年里，他主要研究量子宇宙学和宇宙永恒膨胀的一些技术问题。
1958年3月17日，剑桥大学赛艇队在伦敦泰晤士河畔备战与牛津大学的比赛。
三联生活周刊：这说明霍金的研究兴趣非常广泛，并不局限于黑洞。
约翰·巴罗：这当然不限于黑洞。丹尼斯·夏尔马指导过马丁·里斯、霍金、我自己和许多其他学生。夏尔马总是称霍金为“史蒂夫”，现在想来这似乎有点奇怪。他总是叫他史蒂夫，史蒂夫。 1999年夏尔马突然去世，霍金从牛津大学毕业，来到剑桥与夏尔马一起进行宇宙学研究。当时，很多人仍然相信静态宇宙模型。霍金一开始也从事静态宇宙模型的研究。夏尔马当时也支持静态宇宙模型，但他很快就改变了主意，因为宇宙微波背景辐射被发现。当时，霍金正在研究宇宙中的密度扰动并处理一些技术问题。当时规范场论（Gauge）出现了，霍金认为可以用一些完全不同的变量来研究宇宙学问题。
霍金后来和乔治·埃利斯（Ellis）在1973年合作出版了《时空的大尺度》，这是一本非常著名的书，也是非常著名的《剑桥数学物理专着》（上）的第一本书。 ） 系列。这正是 邀请他们共同撰写的内容。这本书的内容难度很大，技术性很强。它几乎是这个研究领域的“圣经”。
也正因为如此，每当有人有什么疯狂的想法给你写信说他发现了宇宙结构的本质时，你就可以对他说，先看这本书，然后再说，这是这个领域的。研究的起点。这也是霍金写过的唯一一本技术书籍。乔治·埃利斯的工作对于本书的出版非常重要，因为他可以完成大量的打字和规划工作。他们还合作发表了许多关于“奇点理论”的论文。乔治·埃利斯是沙玛的第一个学生。当霍金攻读博士学位时，他已经是一名年轻的讲师了。
如果一个人不幸得了霍金病，虽然他可以成为一名非常优秀的研究者，但由于无法讲课，在学术领域确实很难找到一席之地。从实际角度来看，这样的研究人员最好在国家实验室工作，但霍金足够优秀，能够在剑桥大学获得一个特殊职位。当时，弗雷德·霍伊尔在剑桥大学创立了理论天文学研究所。他担任该研究所第一任所长，并亲自任命霍金在该研究所担任研究职务。
很奇怪的是，有些关于霍金身世的电影在某些方面非常不准确，尤其是对霍金身边人的描述。夏尔马被描绘成一个非常保守的人，但实际上恰恰相反。 （电影中）霍金指出了静态宇宙模型的一些缺点，霍伊尔就像他的敌人一样，动不动就反对他。事实上，事实并非如此。是霍伊尔给他分配了这份工作，并在他研究的各个方面照顾他。霍金是第一个在剑桥大学理论天文学研究所和天文中心找到工作的人，后来又成为应用数学和理论物理系的教授。
1964年10月6日，剑桥大学新生
霍金平时是怎样工作的？
三联生活周刊：作为霍金的多年同事，您能跟我们谈谈霍金在系内是如何进行研究的吗？
约翰·巴罗：霍金一直在这个部门。只要不出差，他每天都会来部门参加讨论和研讨会。他始终关注学科的发展。他还总是需要知道科学界正在发生什么，并且必须有人告诉他。他喜欢咖啡，我想他有点上瘾了。他总是很积极地与部门内的其他人沟通。当然，由于他早上接受治疗，所以不能参加早会，但他会从上午 11 点左右开始工作，直到当天结束。在他的整个职业生涯中，他唯一没能做的就是教书，教本科生，所以他整个职业生涯中只有研究职位。当然，这也让他有时间去做一些行政工作。我们会在他的大办公室里开会，讨论诸如申请资金之类的事情。
他之前曾指导过一些博士生。后来，他在67岁的时候正式退休。此后，他没有接受任何博士后，但他仍然会与以前的博士生、博士后和其他研究人员合作进行研究。 1999年之前，应用数学和理论物理系位于剑桥银街的另一栋建筑内。那个老建筑非常不适合轮椅通行。直到1999-2000年，我们才搬到了西剑桥的这座新大楼。这座新大楼有很多轮椅坡道，非常适合他的日常活动和通勤。
三联生活周刊：您认为霍金更像是一位物理学家还是一位数学家？
约翰·巴罗：他两者都是。他经常说他更像是一位物理学家而不是数学家。但他总是能够很快地学习和应用他需要使用的数学技术，因此他是一位非常理论化的理论物理学家。在进行量子引力理论研究之前，他曾认真使用微分拓扑来研究时空结构。他还花了很多时间研究现代量子理论，例如费曼的路径积分理论。他还利用学术假期去了加州理工学院，在那里他可以直接与费曼交流。他还花了很长时间研究量子场论领域。
夏尔马曾经说过，当你分析霍金效应，以及所有与它类似的理论时，你会发现它们看起来都非常简单明了。霍金的论文当然没那么简单。他在量子场论领域使用了很多方法。重要的是，当时很多人已经研究这个领域很长时间了，但他们从未注意到霍金效应可能存在。当时从未有人注意到黑洞理论和热力学之间的相似之处。这就是霍金的直觉和意识到什么是正确的能力。正是因为身体的不便，他更倾向于在几何层面上进行研究。当然，他也可能会研究数论之类的学科，但这可能会涉及到太多的技术方面。霍金更倾向于拓扑和几何问题，他可以很容易地将这些问题形象化。
如果你问霍金一个问题，你必须准备简单的答案供他选择。比如，你绝对不可能问他：你认为关于宇宙诞生最好的理论是什么？那么他可能需要一周的时间才能回复你。但如果你问他：你认为圈量子引力理论（Loop）是个好主意吗？然后他可能会直接回答你：不。你需要事先确定你的答案，然后问他一系列简短的问题，而不是过于笼统的问题。学生直接在黑板上写问题，他可以提供答案，比如告诉学生下一步要做什么研究。随着霍金病情的进展，我们都可以清楚地看到，他的反应越来越慢，表达一句话的时间也越来越长。这在 10 年前要好得多。
三联生活周刊：您认为他最大的科学成就是什么？这是霍金效应吗？
约翰·巴罗：我想是的。因为这个理论并不是建立在弦论、广义相对论等特殊理论的基础上，所以它就像热力学理论一样，比一些特殊理论更有意义。任何未来进行研究的量子引力科学家都需要能够考虑霍金效应。当然，一些细节可能会发生变化，比如黑洞在最后阶段可能会发生什么。也许黑洞不会完全蒸发消失，也许还会有普朗克尺度的遗迹，又或者可能成为时空中的虫洞等等，我们现在还不知道。知道。但这无疑是他对科学最重要的贡献。我们会发现仍然有很多人在寻找原初黑洞，这仍然是一个非常活跃的领域。引力场本身具有熵是一个指导原则。弦理论以其他方式导出霍金熵。有关黑洞的所有信息都在其表面。这是霍金研究黑洞的重大发现。不是体积，而是面积。
目前一些探测引力波的仪器，例如激光干涉仪引力波天文台（LIGO），可能会看到一些效应（关于霍金效应）。如果发现两个黑洞正在合并，可以观察它们合并前后的面积，然后用理论来验证。我想未来我们会发现更多的黑洞合并，当然更多的人想发现中子星合并，因为我们想更多地了解中子星的结构。我们还想探测其他频率范围的宇宙信号——例如无线电信号、伽马射线暴等——然后验证理论，例如，这些信号是否都以相同的速度到达地球。
霍金生前对引力波探测非常感兴趣。去年我们给他庆祝生日，我们主要讨论了引力波探测的问题。当时，他还向英国研究委员会申请在剑桥的一条街道上设置杆式引力波探测器——那里可能是世界上最不适合观测引力波的地方，因为干扰太多！
三联生活周刊：您认为我们有可能真正检测到霍金效应吗？
约翰·巴罗：你永远不知道。我们附近可能有一两个正在爆炸的黑洞。还有另一种可能。一些天文学家指出，如果我们在真空中加速，你就会观察到热辐射——如果你思考爱因斯坦提出的等效原理，你就无法在局部区分引力场和加速度造成的影响。 。因此，你无法局部判断你是否受到黑洞引力的影响，或者你是否在加速。有人怀疑，当你处于非常高的加速状态时，比如欧洲核子研究中心粒子加速器中的基本粒子，就有可能检测到霍金效应的反向效应。当然，我们还没有观察到。
另一方面，你看到在热力学、空气动力学、流体动力学等领域，与黑洞的引力场有相似之处。这表明我们可能正在观察到类似于霍金效应的效应。一些科学家提出，在流体力学领域可能会发现类似于霍金效应的效应。如果你观察到两个黑洞合并，谁知道呢？也许合并的黑洞会抛出极小的黑洞，而这些极小的黑洞可能会立即蒸发。你甚至可以想象通过碰撞创造出极小的黑洞——这方面有多种可能性。
20世纪70年代末之前，人们非常兴奋地寻找这样一个可以爆炸的黑洞，但从未有人找到过。随着天文观测的进步，对此的限制也越来越多，现在认为不太可能探测到爆炸的黑洞。人们现在不再希望探测单个黑洞爆炸，而是希望从伽马射线爆发中获得线索。
霍金有这么大的名气吗？
三联生活周刊：您认为人们对霍金最大的误解是什么？
约翰·巴罗：我认为霍金因为媒体而成为大名人。尤其具有讽刺意味的是，正是他的著作《时间简史》首先引起了人们的关注，随后人们开始关心他的研究。所以，首先，他被人们误解了。他没想到他的书会如此成功，这真是令人惊奇。出版商的商业运作非常成功，周围的各种公关活动使他成为了公众人物。也许最糟糕的结果是公众开始认为他无所不知并且是所有主题的专家——当然他不是。比如他对科学史、哲学史等研究不多，但人们愿意相信他对万物的判断，包括人类文明的未来等等。在这些方面，我认为霍金是被误解和“误用”的。在这些方面，他可能没有太多新奇的观点可说。
三联生活周刊：关于《时间简史》，我听说这本书的初稿里充满了各种数学公式，但出版商后来说服他删除了所有与数学有关的内容？
约翰·巴罗：我还没有看过这本书的初稿。当时，他的一个学生组织了这本书，并做了很多编辑工作，但我当然也听到了这个故事。可能有书商说，每增加一个配方，书的销量就会减少一半。也许他们最终把公式删掉了，但当时没有类似的流行书籍，所以他们不知道到底会发生什么。但我认为当时的一些书商选定了《时间简史》这个名字，这是一个非常好的名字。 《时代》杂志随后对这本书进行了报道，立即引起了轰动。
三联生活周刊：霍金有这么大的名气吗？
约翰·巴罗：我想是的。有时他甚至取笑媒体()。他觉得很有趣的是，他说的一句话立刻就成为了世界上的热门新闻。但在其他方面，他是认真的。例如，在为残疾人争取权利方面，他是英国残疾人的领袖，这也是他在2012年英国残奥会上发言的原因。无论是在剑桥还是其他地方，他都为残疾人的权利发声、争取，比如呼吁修建轮椅坡道等，他在这些方面做了大量的工作。
霍金还担心英国国民医疗服务体系 ( )。在他去世前的几个月里，他还与杰里米·亨特（英国卫生大臣）进行了交谈。亨特想要将国家医疗服务体系的一些部分私有化，而霍金一直受到国家医疗服务体系的照顾，所以他非常支持这个制度。在这些领域霍金非常严肃，但在其他领域我认为他只是想说一些有趣的事情。
三联生活周刊：霍金的一生是怎样的？
约翰·巴罗：我在社交方面不太了解霍金，因为他是一个非常注重家庭的人，与他的孩子、孩子的家庭、孙子的孩子住在一起。他与家人关系密切，女儿和前妻都住得离他很近。而且由于霍金的健康状况，我们不可能与他进行长时间的交谈。我们只是偶尔去参加会议并一起环游世界。
夏尔马曾经告诉我，霍金刚刚开始他的博士研究，就被诊断出患有运动神经元疾病。霍金的父亲去找夏尔马，问他是否有可能尽快获得博士学位，因为他认为霍金可能很快就会去世。但夏尔马回答说不行，他必须先达到博士毕业的要求，而且夏尔马并不认为这是什么重要的事情，因为霍金可以先发表一些论文。夏尔马认为，发表学术论文比博士论文重要得多，博士论文只是论文集。
1974年，当我还是牛津大学的学生时，霍金多次访问牛津。那时，他仍然可以自己开车，使用适合残疾人的特殊驾驶装置。人们看到他开车时总是很担心，但他仍然能够自己走动，而且他可以自己演讲——主要是由合作者加里·吉本斯(Gary )为他做。翻译。由于肌肉逐渐麻痹，他的发音变得非常不清楚。除非你非常熟悉他，否则很难理解他。
后来霍金不再开车了，但他也开始有了新技术。新技术赋予了他自己的合成声音和打字能力。这对很多人来说是一件好事，因为以前只有少数人能和他交流，听懂他说的话，但是随着合成语音的出现，每个人都能听懂他的话，他也可以自己演讲，我也可以回答问题，这是一个巨大的进步。霍金从20世纪80年代的计算机技术革命中受益匪浅，否则他的生活将会非常艰难。
大多数时候，都是他的前妻简照顾他和他的学生。有些学生只是住在他家里，照顾他的生活，所以当他的学生并不容易。你可能需要照顾他的生活，所以他几乎没有女学生。照顾他变得越来越困难，就在这个时候，各种资金介入帮助他找到专业的护士来照顾他。在科室工作的时候，也会有护士照顾他的午餐、医疗设备等，他还有技术助理来管理他的电脑、私人助理来管理他的日程安排等，还有专人来组织他的演讲...有一群人总是和他一起旅行，这是非常昂贵的。这得益于捐赠，也得益于撰写通俗书籍的收入——这也是他写作这些书籍的首要目的。他需要赚钱来维持生活，包括电视节目的收入等等。
三联生活周刊：系里有一个“超级科学明星”是一种怎样的体验？是不是也有一种吸引很多人的所谓“霍金效应”？
约翰·巴罗：霍金是一位名人。他有时会出现在电视上，但更重要的是，因为他的研究，他吸引了很多重要的科学家过来交流，参加他组织的会议等等。很多物理学家都会来剑桥和他互动，也有很多资助者和慈善家想要资助他和他的研究，所以他们会向该部门捐款。我们系现在有一个斯蒂芬·霍金教授职位，我们很快就会为其做广告。我们为霍金在这方面的研究提供了很多帮助，他也吸引了很多世界级的科学家前来交流。当然，他也吸引了很多对该领域感兴趣的学生前来学习和研究。
三联生活周刊：他在外界看来是名人，但私底下、在部门里，他会谈论自己的病情和痛苦吗？
约翰·巴罗：他从来没有谈论过这件事，他更喜欢表现得更积极，做他能做的事。也许会有人和他有类似痛苦的人来找他谈论这个话题，但在平时，霍金和你在电视上看到的形象很相似。他认为自己很幸运能够从事这一领域的工作，并且没有受到自身疾病的限制。如果霍金是一位需要进行观察的天文学家，或者是一位化学家，他就没有机会做他的工作。而他一直在这个领域工作，他的工作就是思考。
同时，也可以清晰地看到，他的病情正在逐渐恶化。对于像流感这样的疾病，一般人可能一周左右就会康复，但对他来说会很严重，可能需要住院治疗。即使痊愈之后，仍能看出他比之前虚弱了很多。如果发生感染，那就更严重了。
如何理解一个理论物理学家？
三联生活周刊：您和霍金师从同一导师，都是理论物理学家。您认为作为一名理论物理学家最大的好处是什么？
约翰·巴罗：理论物理学是一个非常大的领域。我们的领域是宇宙学，我认为它最好的一点是我们研究最简单的问题，街角每个孩子都会问的那种问题：我们的宇宙是如何产生的？ ？宇宙有多大？接下来会发生什么？等等。这正是我们研究的问题。如果您是化学家或凝聚态物理学家，他们的研究领域可能非常技术性。
宇宙学研究非常大的问题，你也有机会创造新的问题并将其与其他领域的问题结合起来，比如通过天文观测的结果为粒子物理学做出贡献，反之亦然。大多数理论物理学家都有非常广泛的兴趣，同时在多个领域进行研究，至少是思考。我想实验物理学家可能不会这样工作。他们不可能同时进行五项基础实验。太贵了。
最好的理论物理学家总是有很多兴趣，并且不断发展新的兴趣。这是这个专业最吸引人的地方。理论物理学是一个总是向外发展的领域。如果你研究数论和纯数学，情况就会完全不同，研究领域会变得非常专业和单一。
三联生活周刊：像霍金这样的一些理论物理学家，在他所研究的领域里，是不是太“理论”了，以至于人们没有机会去验证？
约翰·巴罗：我不这么认为。 20世纪30、40年代，量子理论刚刚开始发展，海森堡、玻恩、狄拉克等一批物理学家所做的研究在当时会显得很奇怪，远比现在复杂。弦理论看起来很奇怪。所以我想，回到牛顿时代，牛顿用的是几乎没有人能理解的数学，几乎没有人能理解牛顿在做什么，而他自己发明了这些数学工具。从这一点来看，即使与爱因斯坦、霍金等天才相比，牛顿也是另一个层面的天才。牛顿本人创建了数学方法来进行物理研究，他进行了物理实验以验证其物理学理论。实际上，他制作了自己的实验设备，例如棱镜和望远镜。他甚至制造了自己的实验设备。工具，他从小就一直很擅长做各种事情。牛顿对任何人都是完全不同的天才。