20世紀60年代中期，這是霍金一生中重要的轉折時期。他與簡·王爾德訂了婚，使他不僅在身體上得到了照顧，而且在心理上也有了安慰。後來，他在眾人的努力幫助下完成了博士畢業論文。那時的霍金意識到，將來生活的道路是艱難的，為了維持兩人的生活，他成為第一個獲得理論天文研究所工作的人。霍伊爾指定他從事這項工作，而且還處處照顧他進行研究。

劍橋大學應用數學和理論物理系主任約翰·巴羅，在回憶霍金是怎樣工作的時候說：“霍金一直都在系裡，只要沒有在外旅行，他每天都會來系裡參加討論和研討會，他一直在關注學科的發展。他也總是想要知道科學界發生了什麼，這就要有人告訴他。他喜歡喝咖啡，對咖啡有一點上癮。在系裡他總是非常積極地和其他人交流。當然，因為他在早上要接受治療，所以沒有辦法參加太早的會議。”約翰·巴羅還說：“他的整個職業生涯，唯一一件從沒辦法做到的事情就是教學—給本科生上課，所以他的整個生涯擁有的都是研究職位。”

是什麼塑造了人們眼中的霍金，又是什麼原因讓他成為世界媒體的寵兒？該怎樣理解他在研究領域對公眾的發言，他是一個被讚譽的學者，還是愛因斯坦之後最偉大的物理學家？霍金本人就如同一個隱喻，出現在生活中的各個維度，他對於人類文明的方方面面都有評判和警示。

人們可以把他看作一個世界名人，或是看作一個研究宇宙起源和時空結構的神秘科學家，他坐在輪椅上瘦小的身軀震撼了所有人。美國高科技創業家納丹·邁沃爾德回憶起他前往劍橋跟隨霍金做博士後研究時，第一次見到霍金的感受。他說：“只要你曾經和霍金一同工作過，看到他真實的病痛，你就很難會為自己感到難過。霍金的疾病所帶來的痛苦足以摧毀任何一個人的精神。在這種情況下，每天思考宇宙的起源和黑洞的性質，研究那些距離自己上百億年之前發生的事情以及數百萬光年之外的天體似乎也是一種安慰，而這也讓在他周圍發生的一切都顯得微不足道。”

自從1963年霍金確診以來，運動神經元疾病就以一種緩慢但不可阻擋的趨勢讓他逐漸喪失行動能力，他的身體開始成為他的監獄。在與簡·王爾德約會的時候，他還能以一種讓人擔心的方式開車，兩人結婚後不久，他便坐上了輪椅，再也沒能站起來。但他能自己做的事，儘量不讓別人代勞。這種特殊的身體狀況，造就了霍金的獨特風格，作為一個理論物理學家，他首先必須能夠儘量把複雜的問題簡單化。

“物理學”一詞源於古希臘，意為關於自然界的知識。眾多古希臘哲人試圖透過對自然界純粹的觀察來理解世界運轉的規律與組成世界的物質本源。17世紀，牛頓提出了萬有引力定律和牛頓力學三定律，才使物理學成為一門精確的使用數學語言描述的自然科學。19世紀下半葉，劍橋大學的詹姆斯·麥克斯韋將光、電、磁三種現象用電磁場理論來解釋，使經典力學達到了前所未有的完整程度，讓人們相信此時所掌握的物理學知識已經足以解釋在自然界中觀察的一切現象。

到19世紀與20世紀之交，為了解決熱力學研究中的黑體輻射問題，當時柏林洪堡大學的物理學家馬克思·普朗克開創性地提出了量子化的概念。人們開始意識到，量子概念揭示了自然界在微觀領域運動規律的本質，與經典力學截然不同的量子力學也呼之欲出。愛因斯坦意識到了量子概念的價值，於1905年發表了一篇《應用量子化概念》的論文，利用光量子來解釋光電效應，這個研究讓其獲得了諾貝爾物理學獎。

在第二次世界戰之前，德國一直保持著世界物理學研究中心的地位，英國為了縮小與德國大學的差距，在劍橋大學建立了專門的實驗室，進行自然科學的研究。1928年劍橋大學的狄拉克結合量子力學與狹義相對論，提出了著名的狄拉克方程，他的學生丹尼斯·西阿瑪也就是霍金的導師，主要進行天體物理學研究，他被認為是戰後英國科學界的代表性人物，同時接受狄拉克指導的還有霍伊爾。

霍金是一名過於理論化的理論物理學家，理論物理學家不需要像實驗物理學家們一樣整日在實驗室裡忙碌，只需要在頭腦中做計算就可以理解日月星辰執行的奧秘。霍金的研究領域並非純粹依靠數學手段構建虛無縹緲的模型，他在20世紀70年代做出的最著名學術成果就是“霍金效應”，描述的物件是宇宙中廣泛存在，但人類幾乎沒有任何機會進行實地探測的黑洞。

在此期間，所有人都以為霍金將不久於人世，他都在導師丹尼斯·西阿瑪的帶領下走到了人類宇宙學研究的最前沿。在20世紀60年代早期，宇宙學中的大問題是宇宙是否有起始，這就像雞和蛋的問題。許多科學家本能地反對這個觀念，並因此反對大爆炸理論，因為他們覺得一個創生之點會是科學崩潰之處。

當時提出兩種可選擇的場景，一種是穩態理論。在該理論中，隨著宇宙膨脹，暗物質被連續地創生以使得密度在平均值上保持不變。穩態理論需要一個負能量場去創生物質，所以它從未擁有非常堅實的理論基礎。這使它不穩定並容易導致物質和負能量無法控制地產生