《像霍金那样坐着》的一些关于外层空间的资料

 

 

最新的科学突破是霍金的同事，伦敦玛丽皇后学院的麦克·格林（Michael.Green）参与建构的超弦理论，简称为“弦论”，这理论指出所有粒子和自然力量，其实都是在震荡中的像弦一样的微小物体，解决了霍金一直想努力解答的重力问题，这个理论必须建立在宇宙必须有9、10甚至是大于11个的维度中，而人类身处的三维世界可能仅仅是真正的宇宙的其中一个膜……

2016年8月16日，海法以色列理工学院的教授杰夫斯坦豪尔（Jeff Steinhauer）在出版的《自然物理学》杂志中一篇论文上证明了霍金辐射的量子效应。他制造一种声音黑洞而非光黑洞，使用的是带声音粒子即声子“视界”的长管。2014年斯坦豪尔教授发现，视界上随机产生了声子。在他最新的结果中，斯坦豪尔证明这些声子是一对相关声子中的一个，从而证明了霍金辐射的量子效应。

 

 

英国著名天体物理学家史蒂芬·威廉·霍金继承认外星人的存在后，又发表一个惊人论述：他声称带着人类飞入未来的时光机，在理论上是可行的，所需条件包括太空中的虫洞或速度接近光速的宇宙飞船。

不过，霍金也警告，不要搭时光机回去看历史，因为“只有疯狂的科学家，才会想要回到过去‘颠倒因果’。”

物理学家霍金在拍摄的一部有关宇宙的纪录片时提到，人类其实能建造出接近光速的宇宙飞船，并且能够进入未来。霍金甚至说，自己是因为担心别人把他当成“怪人”，所以才不敢乱说话，也不愿意多谈有关时光机的东西，直到透过纪录片后才敢大方讨论。

至于时光机的关键点，霍金强调就是所谓的“四度空间”，科学家将其命名为“虫洞”。

霍金强调，“虫洞”就在我们四周，只是小到肉眼无法看见，它们存在于空间与时间的裂缝中。他指出，宇宙万物非平坦或固体状，贴近观察会发现一切物体均会出现小孔或皱纹，这就是基本的物理法则，而且适用于时间。时间也有细微的裂缝、皱纹及空隙，比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”，“虫洞”就存在于其中。

霍金举人造卫星为例，指卫星在轨道运行时，由于受地球重力影响较小，卫星上的时间比地上时间稍快。由此，霍金就设想出一艘大型极速宇宙船，可在1秒内加速至时速9.7万公里，6年内加速至光速的99.99%，比史上最快的宇宙船阿波罗10号快2000倍。船上的乘客就是变相飞向未来，作出名副其实的时间旅行。

 

斯蒂芬·霍金在美国探索频道2010年4月25日播出的纪录片《跟随斯蒂芬·霍金进入宇宙》中说，外星人存在的可能性很大，但人类不应主动寻找他们，应尽一切努力避免与他们接触，从而避免黑暗森林打击！

 

1.能否发现希格斯玻色子

霍金跟美国密歇根大学的戈登教授打了个赌：CERN不会发现希格斯玻色子。

希格斯玻色子是英国著名物理学家希格斯与其他同事经过漫长年代的潜心研究，等待了48年，才发现了希格斯玻色子，也称为“上帝粒子”。

2.黑洞是否存在

集一生精力研究黑洞的霍金，曾担心黑洞可能只是理论上的概念，而现实中根本不存在。他为免到时自己变得一无所有，1975年他与另一名物理学家索恩（KipThorne）开赌：究竟黑洞是否存在。

3.裸奇点的存在

1991年，霍金又要求开赌，这次索恩与他站在同一阵线，对赌一方是物理学家裴士基（John Preskill）。当时的命题是，奇点应该被黑洞围绕，但没有被黑洞包围的“裸奇点”（naked singularities）是否存在。

霍金与索恩押注：裸奇点并不存在，随即与裴士基立下赌据，谁输了要向对方送上一件用来“遮蔽”的T恤衫，写上适当的服输字眼。霍金于1997年修正他的理论，指出裸奇点有可能存在。

 

高维空间

根据90年代提出的M理论（超弦理论的一种），宇宙是十一维的，由震动的平面构成的。在爱因斯坦那里，宇宙只是四维的（三维空间和一维时间），现代物理学则认为还有七维空间我们看不见。

科学家们对我们已认知的维与可能存在但未被认知的维之间的区别是如何解释的呢？

他们打了一个比方：一只蚂蚁在一张纸上行走，它只能向右或向左，向前或向后走。对它来说高与低均无意义，这就是说，第3维的空间是存在的，没有被蚂蚁所认识。同样，我们的世界是由四维数据构成的（三个空间维，一个时间维），我们没有觉察到所有其他的维。

根据物理学家的看法还应该有7个维。尽管有这么多的维，这些维是看不见的，它们自身卷在了一起，被称为压缩的维。为了弄清这种看法，让我们再以蚂蚁为例展开我们的想象。

我们可以设想一下，将蚂蚁在上面行走的那张纸卷起来，直到卷成一个圆筒形。如果蚂蚁沿着纸壁走，最后它又会回到出发点，这就是压缩维的一个例子。如果能沿着著名的莫比乌斯带走，也会发生上述现象，当然，它是3维的，但如果沿着它走过，总是会回到出发点的。莫比乌斯带从维的角度讲是压缩的，按照物理学它有3个维，但谁在上面行走，都只能认知成一个维。

 

2016年4月12日，英国著名物理学家斯蒂芬·霍金在纽约新世贸中心观景台宣布了名为“突破摄星”的计划，将同俄罗斯商人尤里·米尔纳、美国社交网站脸书创始人扎克伯格合作建立一个新的太空探索项目，建造大批微型星际飞船，并以五分之一光速的速度将它们发射前往半人马座阿尔法星。，也是人类首次载人航天飞行55周年纪念日。米尔纳在新闻发布会上说，“突破射星”计划的初步投资将为1亿美元，用来开发制造使用激光推进的微型星际飞船，并在当前一代人的时间内实现飞到半人马座阿尔法星的目标。据介绍，计划建造的微型星际飞船名为“纳米飞行器”，它由一块名为“星片”的电脑芯片作为船体。米尔纳在发布会上展示了“星片”的成品原件。该芯片仅有两三厘米见方，几克重，但集成了摄像机、光子推进器、导航和传输部件，是具有完整太空探测功能的飞行器，而制造成本仅相当于一部iPhone手机。该芯片会安装上名为“光帆”的超材料布蓬，通过地面发射高能激光助力推进，“光帆”可吸收激光能量，带动微型飞船前行。由于飞船的质量非常小，在太空中又几乎没有阻力，在激光的不断加速下，理论计算显示其速度可达五分之一光速。如果成功的话，这可使飞船用约20年时间到达距离地球4.37光年的半人马座阿尔法星附近。半人马座阿尔法星是距离太阳系最近的恒星之一，但现有最快宇宙飞船也需花费3万年时间才能飞到那里。

“今天，我们决心向探索宇宙再迈出一大步，”霍金在发布会上说，“因为我们是人类，向往飞翔是我们的天性。”对于霍金的计划，中国专家认为，想法很好，但目前具有科幻色彩。“严格地说，霍金提出的航天器算不上‘飞船’，只是一个几厘米见方的飞行物，其设想的激光推进技术在工程方面也很复杂，”空间技术研究专家庞之浩介绍说。

 

霍金大胆假设，宣称如若人类掉入黑洞可能也不会消失。他说，不幸的太空旅行者不会被困在黑洞里，而是可以逃逸，但他们将无法回到原来的宇宙，而是会逃往另一个宇宙。“这是有可能的，不过黑洞必须足够大。如果黑洞在旋转，可能会生成通往另一个宇宙的通道。所以，如果你感觉你掉进了黑洞，不要放弃，还是有办法出去的。”

 

 

 

 

美国夏威夷莫纳克亚山顶，海拔4000多米处的北双子座望远镜

位于智利帕拉那山的南双子座望远镜

位于美国新墨西哥州圣阿古斯丁平原上的射电望远镜

2015年3月1日，北京大学吴学兵教授等人在一个发光类星体里发现了一片质量为太阳120亿倍的黑洞，并且该星体早在宇宙形成的早期就已经存在。科学家称，如此巨大的黑洞的形成无法用现有黑洞理论解释。该发现对2014年之前的宇宙形成理论带出了挑战。至2015年的宇宙理论认为，黑洞及其宿主星系的发展形态基本上是亘古不变的。

1970年，美国的“自由”号人造卫星发现了与其他射线源不同的天鹅座X-1，位于天鹅座X-1上的是一个比太阳重30多倍的巨大蓝色星球，该星球被一个重约10个太阳的看不见的物体牵引着。天文学家一致认为这个物体就是黑洞，它就是人类发现的第一个黑洞。

1967年，剑桥的一位研究生约瑟琳·贝尔发现了天空发射出无线电波的规则脉冲的物体，这对黑洞的存在的预言带来了进一步的鼓舞。起初贝尔和她的导师安东尼·赫维许以为，他们可能和我们星系中的外星文明进行了接触。在宣布他们发现的讨论会上，他们将这四个最早发现的源称为LGM1－4，LGM表示“小绿人”（“Little Green Man”）的意思。最终他们和所有其他人的结论是这些被称为脉冲星的物体，事实上是旋转的中子星，这些中子星由于在黑洞这个概念刚被提出的时候，共有两种光理论：一种是牛顿赞成的光的微粒说；另一种是光的波动说。由于量子力学的波粒二象性，光既可认为是波，也可认为是粒子。在光的波动说中，不清楚光对引力如何响应。

 

从地面发射上天的炮弹由于引力而减速，最后停止上升并折回地面；然而，一个光子必须以不变的速度继续向上，那么牛顿引力对于光如何发生影响？

在1915年爱因斯坦提出广义相对论之前，一直没有关于引力如何影响光的协调的理论，之后这个理论对大质量恒星的含意才被理解。

观察一个恒星坍缩并形成黑洞时，因为在相对论中没有绝对时间，所以每个观测者都有自己的时间测量。

由于恒星的引力场，在恒星上某人的时间将和在远处某人的时间不同。

假定在坍缩星表面有一无畏的航天员和恒星一起向内坍缩，按照他的表，每一秒钟发一信号到一个绕着该恒星转动的空间飞船上去。在他的表的某一时刻，譬如11点钟，恒星刚好收缩到它的临界半径，此时引力场强到没有任何东西可以逃逸出去，他的信号再也不能传到空间飞船了。当11点到达时，他在空间飞船中的伙伴发现，航天员发来的一串信号的时间间隔越变越长。但是这个效应在10点59分59秒之前是非常微小的。在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出的两个信号之间，他们只需等待比一秒钟稍长一点的时间，然而他们必须为11点发出的信号等待无限长的时间。按照航天员的手表，光波是在10点59分59秒和11点之间由恒星表面发出；从空间飞船上看，那光波被散开到无限长的时间间隔里。在空间飞船上收到这一串光波的时间间隔变得越来越长，所以恒星来的光显得越来越红、越来越淡，最后，该恒星变得如此之朦胧，以至于从空间飞船上再也看不见它，所余下的只是空间中的一个黑洞。然而，此恒星继续以同样的引力作用到空间飞船上，使飞船继续绕着所形成的黑洞旋转。

 

但是由于以下的问题，使得上述情景不是完全现实的。离开恒星越远则引力越弱，所以作用在这位无畏的航天员脚上的引力总比作用到他头上的大。在恒星还未收缩到临界半径而形成事件视界之前，这力的差就已经将航天员拉成意大利面条那样，甚至将他撕裂。

人们可以将诗人但丁针对地狱入口所说的话恰到好处地用于事件视界：“从这儿进去的人必须抛弃一切希望。”

任何东西或任何人一旦进入事件视界，就会很快地到达无限致密的区域和时间的终点。

广义相对论预言，运动的重物会导致引力波的辐射，那是以光的速度传播的空间——时间曲率的涟漪。引力波和电磁场的涟漪光波相类似，但是要探测到它则困难得多。就像光一样，它带走了发射它们的物体的能量。因为任何运动中的能量都会被引力波的辐射所带走，所以可以预料，一个大质量物体的系统最终会趋向于一种不变的状态。

（这和扔一块软木到水中的情况相当类似，起先翻上翻下折腾了好一阵，但是当涟漪将其能量带走，就使它最终平静下来。）

例如，绕着太阳公转的地球即产生引力波。其能量损失的效应将改变地球的轨道，使之逐渐越来越接近太阳，最后撞到太阳上，以这种方式归于最终不变的状态。

加拿大科学家外奈·伊斯雷尔在1967年使黑洞研究发生了彻底的改变。他们论证道，牵涉恒星坍缩的快速运动表明，其释放出来的引力波使之越来越近于球形，到它终于静态时，就变成准确的球形。

 

 

黑洞是科学史上极为罕见的情形之一，在没有任何观测到的证据证明其理论是正确的情形下，作为数学的模型被发展到非常详尽的地步。

反对黑洞：怎么能相信一个其依据只是基于令人怀疑的广义相对论的计算的对象呢？

 

“黑洞”一词命名者、美国著名物理学家约翰·惠勒教授曾经说过：今后谁不熟悉分形几何，谁就不能被称为科学上的文化人。

中国著名学者周海中教授曾经指出：分形几何不仅展示了数学之美，也揭示了世界的本质，从而改变了人们理解自然奥秘的方式；

可以说分形几何是真正描述大自然的几何学，对它的研究也极大地拓展了人类的认知疆域。可见，分形几何有着极其重要的科学地位。

黑洞是宇宙中最神秘的自然现象。它为什么具有分形几何特征，其原因现在还是一个谜。

假如是这样那就无法知道最先是什么让它产生的。

另一方面量子力学说资料永远会被保存，而且你可以用那些资料重建它的过去。

史蒂芬·霍金让这问题加大，当他说黑洞会漏辐射。黑洞会漏辐射到摧毁自己，然后唯一可以知道它是由什么产生的，只有在那些辐射的资料里面可以找到。

 

黑洞并不是实实在在的星球，而是一个几乎空空如也的天区。黑洞又是宇宙中物质密度最高的地方，地球如果变成黑洞，只有一颗黄豆那么大。原来，黑洞中的物质不是平均分布在这个天区的，而是集中在天区的中心。这个中心具有极强的引力，任何物体只能在这个中心外围游弋。一旦不慎越过边界，就会被强大的引力拽向中心，最终化为粉末，落到黑洞中心。因此，黑洞是一个名副其实的太空魔王。

不过这些都是推测。

 

英国《新科学家》杂志在线版2017年4月5日消息称，真正的天文重器——“地球大小”的望远镜目前正准备“穿透星系的心脏”。它由全球各地的8个射电观测台组成，模拟出一台具有行星规模的天文设备。今年4月，只要所有观测台天气条件合适，它们会立即开启，人类将利用其首次对黑洞进行拍照，揭开近百年来仍无解的黑洞谜底。这组巨大的天文设备名为“事件视界望远镜”（EHT），其囊括了位于西班牙、美国和南极等地的射电望远镜。现在，EHT的8只“眼睛”已组合完毕，科学家们正协调射电望远镜阵列，模拟成一台虚拟的“地球大小的望远镜”，准备首次尝试对宇宙黑洞进行拍照——只有行星规模的望远镜有能力“照亮”黑洞，因此，可对星系中心的超重黑洞进行监测。望远镜目标最终指向距离地球25000光年的人马座A*黑洞以及M87星系黑洞。前者是位于银河系中心一个亮度极高且致密的无线电波源，属于人马座A星系的一部分，星系的“心脏”就是超大质量黑洞的所在，它也被看作研究黑洞物理的最佳对象；而M87星系核心的黑洞质量，估计可能会达到30亿至64亿个太阳质量。一直以来，人们对这两个神秘的目标都缺乏清晰详尽的数据。团队表示，4月5日至14日夜晚，当全部8个观测地天气晴朗，他们将会立即启动“事件视界望远镜”，以前所未有的分辨率创建图像。如果这项尝试成功了，所获照片将会帮助科学家进一步检测广义相对论。与此同时，来自美国激光干涉引力波天文台（LIGO）和欧洲引力波天文台（VIRGO）的科学家将会联合进行一项深入研究，以确定特殊星系引力波的起源。该团队包括荷兰奈梅亨大学以及德国马克斯·普朗克物理研究所等机构，研究人员表示，“事件视界望远镜”的运行将向人类展示宇宙的最基本信息。

 

霍金辐射

在“真空”的宇宙中，根据海森堡不确定性原理，会在瞬间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。斯蒂芬·威廉·霍金推想，如果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去，而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这个猜想后来被证实，这种辐射被命名为“霍金辐射”。由于它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失；它也向外带去信息，所以不违反信息定律。

1975年，史蒂芬·威廉·霍金（StephenWilliam Hawking）发表了一个令人震惊的结论：如果将量子理论加入进来，黑洞好像不是十分黑！相反，它们会轻微地发出“霍金辐射”之光。（该辐射包括）有光子、中子和少量的各种有质量的粒子。这从未被观测到过。因为我们有证据认为是黑洞的天体都被大量正坠入其中的热气团所包围。这些热气的辐射会完全淹没这种微弱的（辐射）效应。

黑洞霍金辐射是理论物理学科的一个重要发现。它的出现是广义相对论、量子力学和热力学有机结合的产物。经过30多年的研究，在理论上人们不再怀疑它的正确性，但是实验上至今尚没对这个理论给予验证。

幸运的是，在量子引力为Tev能标的情况下，西欧核子研究中心（CERN）的新一代大型强子对撞机LHC（Large Hadron Collider）将能够平均每秒制造出一个微型黑洞。这样的微型黑洞产生时几乎立即蒸发，它们的存在只有通过黑洞的霍金辐射在最后垂死爆发才能观察到。这就为实验检验黑洞霍金辐射提供了一个新的可能性，进而使得对黑洞霍金辐射的研究再次成为理论物理研究的重点与热点问题。

 

霍金发现了霍金辐射、提出无边界条件猜想。代表作品是《时间简史》、《果壳中的宇宙》、《大设计》、《我的简史》等。黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。这就是说，假如黑洞能被观察和实验的话，我们肉眼看不见那里发生了什么，只能用仪器，用比光速更快的仪器捕捉那里变动不居的万物。

 

斯蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking），1942年1月8日出生于英国牛津，出生当天正好是伽利略逝世300年忌日。父亲法兰克是毕业于牛津大学的热带病专家，母亲伊莎贝尔1930年于牛津研究哲学、。1942年1月，。这迫使霍金一家搬离海格特的家园迁到牛津避难。他们在霍金诞生后又回到了伦敦。童年时的霍金学业成绩并不突出，但喜欢设计极为复杂的玩具。据说他曾用一些废弃用品做出一台简单的电脑。

霍金毕业于牛津大学（University of Oxford）和剑桥大学（Uni versity of Cambridge），并获剑桥大学博士学位。

1959年17岁的霍金入读牛津大学的大学学院攻读自然科学，用了很少时间而得到一等荣誉学位，随后转读剑桥大学研究宇宙学。

1963年，21岁的他不幸被诊断患有肌肉萎缩性侧索硬化症即运动神经细胞病。当时，医生曾诊断身患绝症的他只能活两年，可他一直坚强地活了下来。

1965年，23岁时他取得了博士学位留在剑桥大学进行研究工作。

1973年，他考察黑洞附近的量子效应，发现黑洞会像天体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越变越高，最后以爆炸而告终。黑洞辐射或霍金辐射（包括de Sitter空间中的霍金辐射）的发现具有极其基本的意义，它将广义相对论、量子场论和热力学统一在一起，其为弯曲时空中的量子场论。1973年以后，他的研究转向了量子引力论。虽然人们还没有得到一个成功的理论，但是它的一些特征已被发现。例如，空间－时间在普朗克尺度下不是平坦的，而是处于一种粉末的状态。在量子引力中不存在纯态，因果性受到破坏，因此使不可知性从经典统计物理学、量子统计物理提高到了量子引力的第三个层次。

1980年以后，霍金的兴趣转向了量子宇宙论，提出了能解决宇宙第一推动问题的无边界条件。2004年7月，他承认了自己原来的“黑洞悖论”观点是错误的。《时间简史》的副题是从大爆炸到黑洞。史蒂芬·威廉·霍金认为他一生的贡献是在经典物理的框架里，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大，但在量子物理的框架里，他指出，黑洞因辐射而越变越小，大爆炸的奇点不断被量子效应所抹平，而且整个宇宙空间正是起始于此。理论物理学的细节在未来的20年中还会有变化，但就观念而言，已经相当完备了。

1985年，他因患肺炎做了穿气管手术，被彻底剥夺了说话的能力，演讲和问答只能通过语音合成器来完成。1985年第一次来到中国，到中国科技大学和北京师范大学访问。在科大水上讲演厅作天体物理的学术报告。

1988年，霍金的科普著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》发行，从研究黑洞出发，探索了宇宙的起源和归宿，该书被译成40余种文字，出版逾1000余万册，但因书中内容极其艰深，在西方被戏称为“读不来的畅销书”（UnreadBestseller），有学者曾指这种书之所以仍可以如此畅销，是因为书本尝试解答过去只有神学才能触及的题材：时间有没有开端，空间有没有边界。

2001年10月，又一部作品《果壳中的宇宙》 （The Universe in a Nutshell）出版发行。该书是《时间简史》的姐妹篇，以相对简化的手法及大量图解，诉说宇宙起源。

2002年，第二次来中国，在北京、杭州作主题为《膜的新奇世界》（Brane New World）科普报告，向公众阐释他的关于天体演化的“M理论”。霍金亦试图通过通俗演讲，将自己的思想与整个世界交流，除了常在英国及美国发表演说，他90年代曾两次到访日本。

霍金曾指，大众会好奇一位残障人士，为何会想到这么多宇宙论，令他成了大众媒体的宠儿。事实上，他在《星际迷航（Star Trek）》中的电视系列剧《星际迷航：下一代》中饰演过自己，与爱因斯坦及牛顿一起打桥牌；他亦曾在美国卡通片《辛普森一家》中“演出”，拯救剧中的女孩。其形象也在卡通片《飞出个未来》中的一集里出现。卡通片《居家男人》中则有与其类似的角色（Steve）对其进行了滑稽的模仿。

 

 

霍金患有一种不寻常的早发性和慢发性肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症，这种疾病俗称渐冻症。这疾病开始于霍金在牛津大学读书的最后一年，那时，他发现自己动作越来越笨拙，时常不知缘由地摔跤，划船也变得力不从心。有一次，他还从楼梯上摔下来，头先着地，造成暂时的记忆力轻微丧失。在剑桥大学时，状况更加恶化，他的讲话有些含糊不清。

由于霍金逐渐失去写字能力，他自己发展出一种替代的视觉性方法，他在脑里形成各种不同的心智图案与心智方程，他可以用这些心智元素来思考物理问题。物理学者维尔纳‧以色列表示，霍金的思考过程，有如莫扎特只凭借想象就写出一整首极具特色的交响乐曲。

霍金不愿对恶疾低头，甚至不愿接受任何帮助。他最喜欢被视为是科学家，然后是科普作家，最重要的是，被视为正常人，拥有与其他人相同的欲望、干劲、梦想与抱负。

霍金的言语功能逐年退步，到了70年代后期，只剩下他的家人或密友能够听得懂他的话。 为了与其他人通话，他必须依赖翻译。

霍金在1985年拜访欧洲核子研究组织时，感染了严重的肺炎，必须使用维生系统。由于病况危急，医生询问简是否应该终止维生系统的运行。霍金必需接受气管切开术。这手术可以帮助他呼吸，但会使他从此以后再也无法发声。手术后，经过在加护病房疗养一段时间，霍金才被准许出院，但他需要全天24小时看护，费用非常昂贵。尽管英国国民保健署可以给付疗养院费用，可是简还是决定带霍金回家。

霍金不再能讲话，必须用特别方法传达信息，对方一手拿着一张字母卡，另一手一个字母一个字母地用食指指，当指到霍金想要的字母时，霍金会扬起眉毛，这样，可以慢慢地把整个单字拼出来。他被禁锢在轮椅上，只有三根手指和两只眼睛可以活动，疾病已经使他的身体严重变形，头只能朝右边倾斜，肩膀左低右高，双手紧紧并在当中，握着手掌大小的拟声器键盘，两脚则朝内扭曲着，嘴已经几乎歪成S型，只要略带微笑，马上就会现出“呲牙咧嘴”的样子。

这已经成为他的标志性形象。

他不能写字，看书必须依赖一种翻书的机器。读活页文献时，必须让人将每一页平摊在一张大办公桌上，然后驱动轮椅如蚕吃桑叶般的逐页阅读。后来，电脑专家华特·沃特斯送给他一个称为“平等者”的程式，可以让他在屏幕上选择单字、单词或字母。平等者的字汇大约有2500–3000个单字，并内建了一个语音合成器。平等者本来是执行于台式电脑，护士伊莲的先生大卫‧梅森是电脑工程师，大卫在霍金的轮椅上设置了一台小电脑，并且将平等者安装在小电脑里。这样，霍金就不再需要找人做他的翻译，霍金很高兴地说，“与在我失去说话功能前相比，我现在可以更如意地传达信息。”霍金仍旧可以稍微操控他的手来开启开关，每分钟大约能给出15个单字。每一次演讲前，他会事先准备好讲义，然后用语音合成器把内容发表出来。有些人觉得语音合成器给出的声音具有美国或斯堪地那维亚口音。霍金原本希望换成英国口音，但后来习惯了，反而觉得那就是他的声音。

霍金的健康仍旧在缓慢恶化，2005年，他开始使用脸颊肌肉的运动来控制他的通讯设备，每分钟大约可以输出一个字。由于这疾病很可能引起闭锁症候群，霍金正与神经学专家研发出一套新系统，让电脑将他的脑波图样翻译为词句。

2009年，他不再能独立驾驶他的轮椅，他的呼吸越加困难，时常需要使用人工呼吸器，还有几次严重到需要去医院诊疗。

 

在1963年的新年派对里，遇到了正准备进入伦敦大学的简·王尔德（Jane Wilde），她被霍金的风趣幽默与独立性格所吸引。那时，霍金的身体已出现了渐冻症的症状，虽然尚未确诊，由于渐冻症无药可治，患者通常只能活两到三年，然后会因为肺炎或呼吸肌肉失效导致窒息而往生死亡。1964年10月，霍金与简文定终身。霍金后来感言，这改变了他的人生，给予他生活的动机。简觉得，她要寻找她存在的目的，她猜想这目的应是照顾霍金。隔年，他找到一份研究员工作，于此，小俩口完成了婚姻大事。婚后第一年，为了完成学业，简在周间必须住在伦敦，在周末才能与霍金共聚。几经周折，他们在应用数学与理论物理系的大楼附近租到一间住屋，霍金每天只要走很短一段路就可以抵达办公室。他还买了一辆三轮机动车，可以驾驶到剑桥附近乡下的天文学学院办事。

简毕业于1966年，为了证明个人智识才能、给自己设定人生目标，她决定继续留在伦敦大学攻读博士学位，专门研究评论中世纪西班牙古书。隔年，霍金的大儿子罗柏特诞生，后来老二露希生于1969年，老三提摩西则生于1979年。

霍金很少谈论他的疾病与肢体障碍，甚至跟简，他都很少谈到这些困难。由于他的行动不便，霍金也才会有更多的时间思考物理问题。1974年，霍金获聘去加州理工学院做研究，为了减轻负担，简提议找一位研究生或博士后帮助照顾霍金的生活起居，这样，简可以有更多休息时间。他们找到研究生柏纳德·卡尔跟随他们一起去加州帕萨迪纳作研究。

简在1977年12月参加圣马克教会的合唱团。在那里，她遇到管风琴演奏家强纳森·琼斯。逐渐地，琼斯与霍金一家走得越来越近。到了1980年中期，简与琼斯发展出罗曼蒂克的友情，简曾透露，她的丈夫很勉强地接受了这现实：“他不会表示反对，只要我持续地爱他。”那时，简与琼斯决定不让这脆弱的家庭破碎，有很久一段时间，他们彼此之间只是努力地维持着纯友谊的关系。

多年来，照顾霍金病情与起居的护士与助手也不可避免地侵扰了他们的家庭生活，使得简不知如何是好，霍金与简之间的婚姻关系变得益发紧绷。他明星般的地位对于家庭成员与学校同事都是一场挑战。1980年代后半期，陪伴霍金出外旅行的人时常是护士伊莲·梅森，他们彼此开始喜欢对方，霍金要伊莲尽可能陪伴他。伊莲的个性很强悍，她极力守护她与霍金之间的亲近关系。霍金家人、其他护士与看护人员对她都很有意见。

最后，霍金与简维持了几乎25年的的婚姻终于触礁。1990年，霍金正式与简离婚

按照英国人迈克尔·怀特和约翰·葛瑞本合著的《霍金传》的说法，他们离婚的最主要原因，还是跟霍金的科学研究有关。因为他的研究，霍金从早期的不可知论者变成了一名极端的无神论者，他以自己的无边界理论完全排除了上帝的概念。然而，简却是一名虔诚的教徒，上帝是她的精神支柱之一，正是有这样的信仰才让简在这20多年间肩负起了照顾霍金的重担。但也有一种说法是霍金跟自己的一个女护士伊莱恩走得越来越近，从而冷落了简，这名女护士后来成了霍金的第二任妻子。

 

霍金再婚后，他的家人很少有机会与他见面，他们怀疑霍金可能遭到虐待。2004年初，媒体报导，霍金遭到第二任妻子虐打，这消息立刻轰动全世界。为此，霍金在医院病床上发表声明，指称这消息失实，并表示“我全心坚决驳斥说我遭到虐待的说法。媒体的报导纯属虚构，有人散播这样不实的消息，令我感到失望。……我妻子与我相爱。今天我还能活着，完全是因为她。我要求媒体尊重我的私生活，让我专注于从疾病中恢复健康。”然而外界传出霍金身上出现多处神秘伤痕，手腕骨折，脸部和嘴唇有很深的切口。同年3月，英国警方正式向霍金询问了解相关情况，并向先前照顾霍金的护士查问并且索取资料，但由于霍金不愿意提出控诉，警方最终只好结束案件。霍金的女儿露西·霍金在访问中曾说，约2000年已发现父亲身上有伤痕，但是父亲说是他不小心自己弄伤的，她未有在意。

2006年夏天，64岁的霍金与第二任妻子伊莲办妥离婚手续，结束了他们作为夫妻共同生活的11年。霍金与简合好，重新与儿孙们共享天伦之乐。为了反映这段快乐时期，简将先前著作《移动星星的音乐》进行了大幅度编修，删除了很多不堪回首的叙述，更换为对于未来盼望的语句，完成后发表为著作《遨游至天涯海角》。