Stephen William Hawking, CH, CBE, FRS (* 8. Januar 1942 in Oxford, England; † 14. März 2018 in Cambridge, England) war ein britischer theoretischer Physiker und Astrophysiker. Von 1979 bis 2009 war er Inhaber des renommierten Lucasischen Lehrstuhls für Mathematik an der Universität Cambridge. Stephen Hawking lieferte bedeutende Arbeiten zur Kosmologie, zur allgemeinen Relativitätstheorie und zu Schwarzen Löchern.
1963 wurde bei Hawking Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) diagnostiziert, eine degenerative Erkrankung des motorischen Nervensystems. Mediziner prophezeiten ihm, nur noch wenige Jahre zu leben. Allerdings handelte es sich vermutlich um eine chronisch juvenile ALS (JALS), die durch einen extrem langen Krankheitsverlauf gekennzeichnet ist. Seit 1968 nutzte er einen Rollstuhl. Im Rahmen der Grunderkrankung (konsekutive progressive Bulbärparalyse) und der Behandlung einer schweren Lungenentzündung verlor er 1985 die Fähigkeit zu sprechen. Für die verbale Kommunikation nutzte er seitdem einen Sprachcomputer.
Durch seine populärwissenschaftlichen Bücher über moderne Physik und umfangreiche mediale Berichterstattung wurde er auch einem breiten Publikum außerhalb der Fachwelt bekannt.
Stephen Hawking war der Sohn des Tropenmediziners Frank Hawking und der Wirtschaftswissenschaftlerin Isobel Hawking (geb. Walker). Sein Vater entstammte einer Familie von Großbauern in Yorkshire, aber Stephen Hawkings Urgroßvater hatte den Großteil seines Vermögens im Rahmen einer Landwirtschaftskrise zu Beginn des 20. Jahrhunderts verloren. Robert Hawking, der Vater von Frank, und dessen Frau konnten Frank Hawkings Medizinstudium nur mit Hilfe der Einnahmen einer kleinen Schule in Boroughbridge finanzieren und er selbst bekam einige Stipendien und Preise, mit denen er sich finanzierte und auch seinen Eltern etwas Geld zurückgeben konnte. 1937 befand Frank Hawking sich auf einer Forschungsreise in Afrika am Kongo. Zu Beginn des Zweiten Weltkriegs kehrte er nach England zurück, um sich dem Militär anzuschließen. Seine spätere Frau Isobel war die Tochter eines praktischen Arztes in Glasgow und eines von acht Kindern der Familie. Sie durfte trotz der finanziellen Engpässe der Familie studieren und arbeitete nach dem Studium zunächst als Finanzinspektorin und später als Sekretärin. Vor der Geburt ihres Sohnes zogen Frank und Isobel vorübergehend aus dem Londoner Stadtgebiet (Stadtteil Highgate) nach Oxford, um der Bedrohung durch die deutsche Bombardierung der Hauptstadt im Zweiten Weltkrieg zu entgehen. Anderthalb Jahre nach Stephen wurde seine Schwester Mary geboren; die zweite Schwester Phillippa kam auf die Welt, als er fünf Jahre alt war. Stephen Hawking wuchs im Norden Londons auf. 1950 zog die Familie erneut um, diesmal nach St Albans nördlich von London.
Ab 1953 besuchte Hawking die St Albans School. Der Wunsch des Vaters war, dass er Medizin studieren sollte, um in seine Fußstapfen als Arzt zu treten. Hawking konzentrierte sich daher in Leistungskursen auf Drängen seines Vaters auf Chemie und belegte Mathematik nur als Nebenfach. Noch vor dem Schulabschluss nahm er probeweise an einer Aufnahmeprüfung für die Universität Oxford teil, die er mit Auszeichnung bestand und die ihm überraschend ein Studien-Stipendium einbrachte.
Stephen Hawking erwarb 1962 seinen Bachelor-Abschluss an der Universität Oxford. Wenig später wechselte er zu Trinity Hall an der Universität Cambridge; da ihm die für die Aufnahme in Cambridge notwendige Examensnote fehlte, trat er zu einer mündlichen Prüfung an, die er mit Bestnote bestand. Hier begann er seine Promotion über theoretische Astronomie und Kosmologie. 1966 promovierte er bei Dennis Sciama (Ph.D.) mit der Dissertation Properties of expanding universes.
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 (DAMTP) in Cambridge, ab 1968 im Institut für Astronomie und ab 1973 wieder am DAMTP. 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. Ab 2009 war er Dennis Stanton Avery and Sally Tsui Wong-Avery Director of Research am DAMTP.
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, siehe Singularitäten-Theorem). 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, was ein Analogon zur Entropie in der Thermodynamik nahelegt (siehe Bekenstein-Hawking-Entropie). 1974 entwickelte er das Konzept der „Hawking-Strahlung“, nach dem Schwarze Löcher in der Quantenfeldtheorie (je nach der Masse des Schwarzen Lochs mehr oder weniger schnell) zerstrahlen. Er versuchte damals, das 1973 von Jacob Bekenstein eingeführte Konzept der Entropie Schwarzer Löcher quantenmechanisch zu verstehen, und fand zu seiner eigenen Überraschung, dass Schwarzen Löchern eine Strahlung zugeordnet werden konnte – eine seiner bedeutendsten Entdeckungen.
1982 stellte Hawking mit James Hartle einen Zugang zur Quantengravitation und deren Kosmologie über eine euklidische Pfadintegralformulierung vor. Dabei wird in der Pfadintegralformulierung, die Richard Feynman für die Quantenfeldtheorie entwickelte, über alle möglichen Konfigurationen von Raum-Zeiten („Pfade“) summiert, was durch Integrale über die Metrik-Tensorfelder, die nach der allgemeinen Relativitätstheorie die Raum-Zeiten festlegen, dargestellt wird. Um die Integrale zu lösen, wird ein auch in der Quantenfeldtheorie üblicher Trick angewandt, die Wick-Rotation: Das Pfadintegral wird zu imaginären Werten der Zeit fortgesetzt, sodass die Metriken, über die summiert wird, eine Signatur wie bei der Metrik eines euklidischen Raumes statt des Vorzeichens des Minkowski-Raums wie in der allgemeinen Relativitätstheorie bekommen. Hartle und Hawking schlugen vor, in den Pfadintegralen nur geschlossene Raumzeiten ohne dreidimensionale Ränder zu berücksichtigen (kompakte euklidische Metriken), da diese die dominanten Beiträge liefern würden. Sie nannten dies ihren no boundary proposal („ohne Grenzen“ oder „ohne Rand“-Ansatz) und sahen darin eine natürliche Formulierung für Probleme der Quantenkosmologie („Die Randbedingung des Universums besteht darin, dass es keinen Rand hat“). Neben dem Vorschlag von Hawking und Hartle wurden auch andere Möglichkeiten diskutiert, insbesondere Alexander Vilenkins Tunnellösung von 1982, die Entstehung eines Universums aus dem Nichts. Anfangs favorisierte Hawking aufgrund seiner Theorie geschlossene Universen, in den 1990er Jahren zeigte er aber mit Neil Turok, dass auch offene inflationäre Universen als Lösung im no boundary proposal möglich sind. Der euklidische Pfadintegral-Zugang zur Quantenkosmologie ist wegen des Übergangs von Minkowski-Metriken, wie sie eigentlich in der Natur realisiert sind, zu euklidischen Metriken außerhalb der Hawking-Schule, die konsequent daran festgehalten hat, umstritten.
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. Sie selbst sind nach der klassischen Beschreibung der Allgemeinen Relativitätstheorie nur durch wenige Parameter definiert. Zudem sind sie gemäß der Quantentheorie, wie Hawking zeigte, Quellen thermischer Strahlung. Die einzige „Information“ dabei ist ihre Temperatur und Entropie, die proportional zu ihrer Oberfläche ist. Es würden somit Informationen vernichtet. In der Quantenmechanik entspricht das einer „nicht unitären“, die Wahrscheinlichkeiten nicht erhaltenden Zeitentwicklung, was den Prinzipien der Quantenmechanik entgegenläuft. Die Frage war daher, ob es einen Ausweg gibt, der die Informationen erhält. John Preskill wettete 1997 mit Hawking (der sich Kip Thorne anschloss), dass die Quantengravitation einen Ausweg biete. Hawking hielt dagegen, äußerte aber später in seiner Rede auf dem Kongress, dass Information erhalten bleibe, was er mit einer Pfadintegral-Formulierung der Quantengravitation in nichttrivialen Topologien bewiesen zu haben glaubte.