Stephen Hawking
Ketika memulai kuliah doktoralnya, kalangan fisikawan sedang memperdebatkan dua teori penciptaan alam semesta, Dentuman Besar dan Keadaan Tetap. Terinspirasi oleh teorema singularitas ruang-waktu Roger Penrose di tengah lubang hitam, Hawking menerapkan pemikiran yang sama untuk seluruh alam semesta. Pada tahun 1965, ia menulis tesisnya tentang topik ini. Tesis Hawking
disetujui tahun 1966. Hawking mengalami banyak perkembangan positif: ia menerima keanggotaan sebagai peneliti di Gonville and Caius College; ia mendapat gelar PhD dalam matematika terapan dan fisika teoretis dengan spesialisasi relativitas umum dan kosmologi pada Maret 1966; dan esainya yang berjudul "Singularities and the Geometry of Space-Time" dan esai Penrose sama-sama memenangi Adams Prize.
Dalam karyanya yang ditulis bersama Penrose, Hawking memperluas konsep-konsep teorema singularitas yang dijelaskan dalam tesis doktoralnya. Perluasan konsep ini mencakup eksistensi singularitas serta teori bahwa alam semesta itu sendiri berawal dari singularitas. Esai mereka menjadi finalis lomba Gravity Research Foundation tahun 1968. Tahun 1970, mereka mengumumkan bukti bahwa apabila
alam semesta mematuhi teori relativitas umum dan pas dengan semua model kosmologi fisik Alexander Friedmann, alam semesta pasti berawal dari singularitas (ketunggalan). Pada tahun 1969, Hawking menerima anugerah Fellowship for Distinction in Science di Caius.
Pada tahun 1970, Hawking memaparkan hukum kedua mekanika lubang hitam. Menurut hukum ini, cakrawala peristiwa lubang hitam tidak akan bisa mengecil. Bersama James M. Bardeen dan Brandon Carter, ia mengusulkan empat hukum mekanika lubang hitam dengan analogi termodinamika. Hawking kecewa karena Jacob Bekenstein, mahasiswa bimbingan John Wheeler, benar-benar menerapkan konsep termodinamika dan ternyata terbukti
benar. Pada awal 1970-an, penelitian Hawking bersama Carter, Werner Israel, dan David C. Robinson sangat mendukung teorema rambut nihil Wheeler. Menurut teorema ini, materi awal pembentuk lubang hitam dapat diketahui dengan melihat massa, muatan listrik, dan rotasinya. Esainya yang berjudul "Black Holes" dianugerahi Gravity Research Foundation Award pada Januari 1971. Buku pertama Hawking, "The Large Scale Structure of Space-Time", ditulis bersama George Ellis dan diterbitkan tahun 1973.
Sejak 1973, Hawking beralih ke kajian gravitasi kuantum dan mekanika kuantum. Karyanya di bidang ini dipicu oleh kunjungannya ke Moskwa dan diskusi dengan Yakov Borisovich Zel'dovich dan Alexei Starobinsky; karya kedua ilmuwan ini menunjukkan bahwa menurut prinsip ketidakpastian, lubang hitam yang berputar mengeluarkan partikel. Hawking baru tahu bahwa kalkulasinya menghasilkan temuan
yang berlawanan dengan hukum keduanya (lubang hitam tidak akan bisa mengecil) dan mendukung pandangan Bekenstein tentang entropi lubang hitam. Hasil penelitiannya yang dipaparkan tahun 1974 menunjukkan bahwa lubang hitam mengeluarkan radiasi yang kini dikenal sebagai radiasi Hawking. Radiasi ini akan terus berlanjut sampai lubang hitam kehabisan energi dan menguap. Awalnya,
radiasi Hawking menuai kontroversi. Pada akhir 1970-an dan usai penerbitan artikel tambahan, temuan ini diakui secara luas sebagai terobosan dalam fisika teoretis. Hawking diangkat sebagai Fellow of the Royal Society (FRS) tahun 1974, beberapa pekan setelah pengumuman temuan radiasi Hawking. Kala itu ia merupakan salah satu ilmuwan termuda yang menjadi anggota Royal Society.
Hawking diangkat sebagai Profesor Tamu Kehormatan Sherman Fairchild di California Institute of Technology (Caltech) tahun 1970. Ia bekerja dengan temannya, Kip Thorne, dan membuat taruhan ilmiah tentang status lubang hitam bintang gelap Cygnus X-1. Taruhan ini adalah "polis asuransi" untuk pandangan bahwa lubang hitam tidak ada. Hawking mengakui bahwa ia kalah taruhan pada tahun 1990, kekalahan pertama dari serangkaian
taruhan yang kelak ia buat bersama Thorne dan rekan-rekannya. Hawking membina hubungan dengan Caltech dan menghabiskan satu bulan di sana setiap tahun sejak kunjungan pertamanya.
Hawking kembali ke Cambridge tahun 1975 untuk menduduki jabatan akademik yang lebih senior, yaitu "reader" fisika gravitasi. Pada pertengahan hingga akhir 1970-an, publik semakin tertarik dengan lubang hitam dan para fisikawan yang mempelajarinya. Hawking sering diwawancarai oleh media cetak dan televisi. Ia juga mendapat banyak penghargaan akademik atas karya-karyanya. Pada tahun 1975, ia
dianugerahi Eddington Medal dan Pius XI Gold Medal, lalu Dannie Heineman Prize, Maxwell Prize dan Hughes Medal tahun 1976. Ia diangkat sebagai guru besar di bidang fisika gravitasi tahun 1977. Pada tahun berikutnya, ia menerima Albert Einstein Medal dan gelar doktor kehormatan dari Universitas Oxford.
Pada akhir 1970-an, Hawking diangkat sebagai Guru Besar Matematika Lucasian di Universitas Cambridge. Kuliah pertamanya dalam kapasitasnya sebagai guru besar berjudul "Is the End in Sight for Theoretical Physics". Ia mengusulkan Supergravitasi N=8 sebagai teori utama untuk menyelesaikan berbagai persoalan besar yang dipelajari fisikawan. Pengangkatannya bertepatan dengan masalah kesehatan yang memaksanya
dirawat di rumah. Pada saat yang sama, ia juga mengubah pendekatannya terhadap fisika. Ia semakin intuitif dan spekulatif dan tidak lagi menuntut bukti matematis. "Bagi saya, lebih baik benar daripada cermat", kata Hawking kepada Kip Thorne. Pada tahun 1981, ia berpendapat bahwa informasi di lubang hitam tidak dapat diselamatkan apabila lubang hitam
menghilang. Paradoks informasi ini melanggar dasar mekanika kuantum dan memicu perdebatan yang menahun, termasuk "Perang Lubang Hitam" dengan Leonard Susskind dan Gerard 't Hooft.
Inflasi kosmologisteori bahwa setelah Dentuman Besar, alam semesta awalnya meluas dengan sangat cepat sebelum pelan-pelan melambatdigagas oleh Alan Guth dan dikembangkan oleh Andrei Linde. Usai konferensi di Moskwa bulan Oktober 1981, Hawking dan Gary Gibbons mengadakan Nuffield Workshop selama tiga pekan pada musim panas 1982 dengan topik "The Very Early Universe" di Universitas Cambridge; lokakarya ini berfokus pada teori
inflasi. Hawking juga memulai penelitian teori kuantum baru terhadap asal usul alam semesta. Dalam konferensi di Vatikan tahun 1981, ia memaparkan penelitiannya yang menunjukkan bahwa alam semesta mungkin tidak ada batas atau awal atau akhir. Ia kemudian mengembangkan penelitian ini bersama Jim Hartle. Tahun 1983, mereka memperkenalkan sebuah model yang dikenal dengan nama
keadaan Hartle-Hawking. Menurut model ini, sebelum kala Planck, alam semesta tidak memiliki batas di ruang-waktu; sebelum Dentuman Besar, waktu tidak ada dan konsep awal semesta tidak ada artinya. Singularitas awal model Dentuman Besar klasik digantikan oleh gambaran Kutub Utara. Seseorang tidak bisa pergi ke sebelah utara Kutub Utara,
tetapi tidak ada batas di sanaKutub Utara hanyalah titik tempat bertemunya dan berakhirnya semua garis yang menuju ke utara. Awalnya, usulan tanpa batas ini memprediksi alam semesta tertutup yang berdampak pada penjelasan keberadaan Tuhan. Seperti yang dijelaskan Hawking, "Apabila alam semesta tidak terbatas tetapi terkurung... Tuhan pun tidak bisa bebas memilih cara menciptakan alam semesta."
Saat itu Hawking tidak membantah eksistensi Sang Pencipta. Ia mengajukan pertanyaan di "A Brief History of Time": "Apakah teori terpadu sangat meyakinkan sehingga teori ini melahirkan dirinya sendiri?" Dalam karya awalnya, Hawking berbicara tentang Tuhan menggunakan metafora. Ia menulis di "A Brief History of Time": "Apabila kita menemukan teori yang lengkap, temuan ini akan menjadi kemenangan
tertinggi nalar manusiakarena dengan itu, kita pun tahu isi pikiran Tuhan." Dalam buku yang sama, ia berpendapat bahwa keberadaan Tuhan tidak diperlukan untuk menjelaskan asal usul alam semesta. Diskusi dengan Neil Turok membuat Hawking sadar bahwa pandangan keberadaan Tuhan cocok dengan alam semesta terbuka.