In memoriam (2)-Probleme an schwarzen Löchern

Nach seiner Doktorarbeit wurde er Research Fellow und später Professorial Fellow am Gonville and Caius College der Universität Cambridge. Anfangs war er im Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics in Cambridge, ab 1968 im Institut für Astronomie. 1974 war er Sherman Fairchild Scholar am Caltech, wo er mit Kip Thorne zusammenarbeitete. 1975 wurde er Reader an der Universität Cambridge und 1977 Professor für Gravitationsphysik.

Von 1979 bis 2009 war er als Lucasian Professor Inhaber des renommierten Lucasischen Lehrstuhls für Mathematik an der Universität Cambridge. Damit hatte er einen Lehrstuhl inne, der vor ihm erst Newton besaß. Ab 2009 war er Dennis Stanton Avery and Sally Tsui Wong-Avery Director of Research.

Berühmt wurde er in den 1960er Jahren durch den Beweis der Notwendigkeit der Existenz von Singularitäten in der allgemeinen Relativitätstheorie unter sehr allgemeinen Voraussetzungen (gemeinsam mit Roger Penrose). Für diese Arbeit erhielt er 1966 den angesehenen Adams Prize der Universität Cambridge. 1971 stellte er den zweiten Hauptsatz der Schwarzkörper-Thermodynamik auf: Die Oberfläche Schwarzer Löcher kann beim Verschmelzen Schwarzer Löcher, Sturz eines Teilchens in ein Schwarzes Loch und anderen Prozessen nicht abnehmen.

1974 entwickelte er das Konzept der „Hawking-Strahlung“, nach dem Schwarze Löcher in der Quantenfeldtheorie zerstrahlen. 1982 stellte Hawking mit James Hartle einen Zugang zur Quantengravitation und deren Kosmologie über eine euklidische Pfadintegralformulierung vor. Sie lösten das auftretende Problem mit „ohne Rand“-Ansatz und sahen darin eine natürliche Formulierung für Probleme der Quantenkosmologie („Die Randbedingung des Universums besteht darin, dass es keinen Rand hat“).

Auf der 17. „General Relativity“-Konferenz in Dublin 2004 kündigte Hawking an, das Problem des Informationsverlustes Schwarzer Löcher gelöst zu haben. Dies stieß auf Kritik. Das Problem besteht in Folgendem: Schwarze Löcher „verschlucken“ Materie und damit Informationen. Das Problem spielt eine wichtige Rolle in der Quantengravitation und war dort seit der Formulierung des Problems durch Hawking 1975 Gegenstand kontroverser Debatten. Es besteht bisher kein Konsens über die Lösung des Problems.

Hawkings letzter Fachartikel wurde wenige Tage vor seinem Tod fertiggestellt und posthum im Oktober 2018 von den Mitautoren veröffentlicht. Sie wird als eine Variante zur Lösung des Informationsverlustes in Schwarzen Löchern betrachtet.  Die fehlende Information findet sich danach in den Photonen nahe dem Ereignishorizont.

Eine weitere Arbeit (mit Thomas Hertog), die Hawking kurz vor seinem Tod beschäftigte, behandelt seinen alten No-Boundary-Vorschlag für den Ursprung des Universums (Urknall/Big Bang). Dieser Vorschlag sagte ewige Inflation voraus und eine unendliche Zahl dabei entstehender Baby-Universen (Multiversum).