霍金在理论物理学中的贡献受到广泛的赞誉。有人甚至称他是“爱因斯坦之后最伟大的理论物理学家”。他患有严重的肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症，行动困难。以病残之躯坚持研究，并有着惊人的学术生命力，更使他受到普遍的尊重。霍金最著名的工作是有关黑洞的研究。所谓“黑洞”是这样一种特殊天体，它的边界（视界）是封闭的，外界所有的物质和辐射都可以进入，而边界内的任何物质都跑不出来。
对于黑洞的存在，早在18世纪末，拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace，1749.03.23-1827.03.05）就根据牛顿的引力理论做出了预言。现代意义下的黑洞模型是史瓦西（Karl Schwarzschild，1873.10.09-1916.05.11）、奥本海默（Robert Oppenheimer，1904.04.22-1967.02.18）等人根据爱因斯坦的广义相对论做出的。认为超过一定质量的宇宙物质在自身引力作用下会变得越来越致密（塌缩），当塌缩到引力半径以内时，就成为黑洞，黑洞内没有什么东西能够逃逸。
1974年，霍金在不违背原有理论情况下，根据量子理论提出黑洞并不完全“黑”，不但会对外发射物质，甚至会出现剧烈爆发。这为实际观测黑洞存在提供了新的依据。
1681年惠更斯定居荷兰，并在1687年完成《光学》一书，于1690年出版。在书中他阐述了光的波动学说，其理论认为，光是由发光体发出而在煤质以太中传播的波，以球面波的形式向四面传播，不同源的光波在传播过程中互不干扰。“波在其中传播的物质的每一粒子，应该不仅是把它的运动传给跟它位于由发光点引出的同一条直线上的下一粒子，而且围绕着每一粒子都形成一个以那个粒子为中心的波。”这就是在光本质大讨论方面很具有影响力的“粒子波”概念和“惠更斯原理”，据此他解释了光的折射和反射定律及方解石的双折射现象。
1690年1月8日，他在《论光》一书的序言里写道：“以下叙述的各种证明也许被认为不像几何学那样准确、可靠。几何学上是从确实的没有争议余地的原理出发来逻辑地、唯一意义地加以证明。而这里，正好相反，原理是通过由原理引出的结论反证的。但是在物理学上，这种做法可以达到十分准确的程度。也就是说，当从想象的原理中被推导出的内容与经验所显示出的现象完全一致的时候，特别是这种现象又在实际上被发现时，这种假说的真实性是极高的。”这实际上就是现代的“假说演绎法”，此方法是最重要和成果最丰的科学研究方法。这一方法的提出，是《论光》一书最重大的历史贡献之一。
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