对我来说，霍金是一个生活在云端的人。他虽然生活在我们这个时代，可却感觉他生活在历史里，他的名字就像艾萨克·牛顿一样久远；他身有残疾，可是我从来不敢拿他与张海迪、海伦·凯勒一类的人作比较，因为他和爱因斯坦一样，是上帝的宠儿，只有宇宙星辰才能与之媲美。
霍金诞生的1942年，正是第二次世界大战战火正酣的时候，英国和德国的飞机不断往来在对方的领土上空投下炮弹。在这样的时代里，别说延续家族血统，就是让在世的人活下去就已不易。然而霍金是幸运的，因为英、德在互相轰炸前有个协定，为了保护双方历史悠久的学述传统，德国人同意不轰炸牛津和剑桥，而英国人则保证不轰炸海德堡和格丁根。所以，在那样的年月里，牛津和剑桥仍然是安全的，至少不用担心晚上睡觉的时候炮弹会突然出现在自家的屋顶上。而霍金，就出生在牛津里。
霍金的父亲弗兰克和母亲伊莎贝尔都曾是牛津大学的学生。在霍金出生前，他们搬离了伦敦北部海格特的家，住到了牛津市里。霍金后来回忆说：“我最早的记忆是站在海格特的拜伦宫学校的托儿所里嚎啕大哭。”然而这段记忆所标识的往事已是他出生两年后的事了，那时战争已基本平息，他们也搬回到了海格特的家里。可以说，二战的硝烟并没有在小霍金身上留下多么难忘的印记。
与印象中霍金总是侧坐在轮椅上不同，霍金的童年和一般小孩的一样，简单而平静。他是家里的长子，大妹玛丽比他小18个月，小妹菲利帕则在他5岁的那一年诞生。兄妹三人年纪相仿，有很多共同的语言。小时候，他们常常在一块儿玩耍，家里的每一个房间都留下过他们的哭、笑声，大不列颠的海滩上也曾留下过他们的足印。但是小时候的霍金和玛丽的关系并不是很好，“我听长辈说，我并不欢迎她的到来，童年时期里，我们的关系都有些紧张”，这是多数生家庭难以避免的情况，尤其是一个习惯了独享父母的爱的孩子，当忽然出现另一个孩子来和他分享这份爱的时候，表现出适当的“敌意”当然是正常的。随着他们的成长，这份“敌意”也就消失了。
他们起初住的海格特，是科学家和学术人士聚居的地方。霍金的父亲弗兰克在医学研究所从事热带病研究，算得上一位学术人士，但是他的母亲伊莎贝尔却不是，虽然她当年在牛津大学修习哲学、政治、经济学，但是她毕业后却辗转成为了一名秘书，结婚后，更是司职照管家里的起居饮食，冉然成了一名家庭主妇。所以，当弗兰克的工作地点从海格特附近的汉姆斯特德搬到新落成的位于米尔山的国立医学研究所时，他们也就跟着举家搬到了离研究所更近的圣奥尔本斯。那时候霍金8岁，刚刚学会阅读。从这点上说，他似乎并不是一个很有天分的孩子，因为他的小妹菲利帕早在4岁的时候就学会阅读了。然而事实并非如此，霍金之所以较晚学会阅读，与他在拜伦宫学校的学习经历不无关系。拜伦宫是一间所谓先进的学校，他们反对“灌输教育法”，而让孩子自发地去学习，但对霍金这样极赋天分且玩兴正浓的小孩来说，书本的文字当然没有游戏那么吸引人。事实是，在霍金很小的时候，他就已经能设计非常复杂的游戏了，而这可比阅读难多了！
圣奥尔本斯是一座古老的城镇，它紧挨着维鲁拉米恩古城废墟（维鲁拉米恩是过去英国仅次于伦敦的古罗马定居地），曾在中世纪拥有过全英国最富有的修道院，是一个很有历史韵味的地方，而他们的新家——一幢维多利亚风格的巨宅，也透着中世纪的优雅和别致。但是对从伦敦搬迁而来的霍金来说，这里却显得有点乏味和保守。一来是因为他们新来乍到，没有朋友；二来是因为他父亲的学术背景和行为方式（只要能省钱，弗兰克对外表毫不在乎），使得他们家在别人眼里总显得有些“怪异”。迁居到圣奥尔本斯期间，对于霍金三兄妹来说，最快乐的日子莫过于在奥斯明顿米尔斯的度假时光了。那时候，弗兰克买了一辆吉普赛大篷车，并把它改造成一个小屋安置在奥斯明顿米尔斯里，作为度假用的临时住所。直到1958年县政会将大篷车挪走为止，他们一家人都在那里享受暑假的午后阳光。其间，也就是在他们搬到圣奥尔本斯一个学期之后，由于弗兰克的横跨非洲之旅时间长达四个月之久，伊莎贝尔不愿独自在家带孩子，便带着霍金三兄妹来到西班牙的马略卡岛拜访她的学友贝里尔，并在那里度过了他们又一段美好的时光。
20世纪50年代，英国的教育等级森严，不但学校被分成学术型学校和非学术型学校，而且学术型学校还被进一步划分成A、B、C三种类型的班级，也就是把学生分成了三六九等。用现在的眼光来看，这种划分方法很不合理，因为如果你在11岁入学考试的时候没能考进A班，意味着你未来的生活将非常艰难（很有一考定终身的意味）。10岁时，霍金参加了“11+”（这里的11，指的是考生考试年龄。那时候英国小升初的考生普遍是11岁的年纪）入学考试，虽然较一般同学年龄要小，但是霍金还是很顺利地考进了圣奥尔本斯学校的A班。13岁时，弗兰克为了让霍金将来有更好的起点，让他试考西敏公学（当时英国最好的学校之一）。但由于他们家不富裕，在进西敏公学之前霍金必须先赢得奖学金，否则即使考上他们也供不起。可是，考试当天，霍金却生病了，从而错过了奖学金考试，只好留在了圣奥尔斯本学校。然而，霍金并不因此而感到遗憾，他后来回忆说，“我留在了圣奥尔本斯学校，在此我得到的教育和西敏公学相比，即使不是更好，也肯定是同样好的教育。”在圣奥尔本斯学校期间，霍金的成绩在班级成绩排行榜上从来都是中下水平，而且他的作业也很不整洁，“我的老师对我的书写感到绝望”，然而他的老师和同学谁都没有怀疑过他的智商，因为他在同学之间的绰号，就叫“爱因斯坦”。
在圣奥尔本斯学校，霍金有几个很亲密的朋友。后来，这些人基本都和他保持了一生的友谊。霍金回忆说，“我们习惯于进行长时间的讨论和辩论，论题所涉及的范围极为广泛，从无线电控制模型到宗教信仰，从通灵学到物理学。我们还谈论宇宙的起源，探讨它的创生及运行是否为上帝所为。”类似这些有益的探讨是西敏公学难以给予他的，这也是他后来之所以感恩圣奥尔本斯学校的原因。
那时候，弗兰克醉心于他的热带病研究，但为了让霍金有机会接触科学实验，他常常把霍金带到他的实验室，让他观察昆虫的行为，鼓励他培养科学上的兴趣，并亲自指导他学习数学，“有这样的背景，加之有我父亲的工作为榜样，我认为自己从事科学研究是非常自然的。”
然而在圣奥尔本斯的最后两年，当霍金提出要专攻数学和物理时，反对最力的反而是弗兰克。原来，他当初指导儿子学习数学，并不是为了让他将来从事数学教育（弗兰克认为，学数学的除了做教师找不到任何工作），而是为了引导他走向医学的路。直到当他发现霍金实在对生物学没有兴趣之后，才肯做出让步，允许霍金学习化学和数学。即便如此，霍金还是没有放弃物理，在他眼里，“物理是这么容易而显然”。这也从侧面反映出了他在这方面的极高天赋。也许，那时候霍金想专攻物理和数学还有校园潮流的影响，因为他后来回忆自己当初为什么没有听从父亲的安排时这样描述道，“生物学在学校的地位相当低，最聪明的孩子学数学和物理，不太聪明的才学生物学。”对于一个天赋极高的十几岁少年来说，“表现欲”是一种很容易让人理解的行为，这在后来的牛津求学期间也能反映出来。
刚开始申报牛津大学的时候，圣奥尔本斯的校长认为霍金年龄太小，不适合报读牛津，但是霍金还是在1959年3月同另外两个比他高一级的学生一起去了牛津参加奖学金的考试。那次考试，其实霍金感觉并不好，可结果却是好的，他顺利地获得了牛津的奖学金，并成为了那里的一员。那一年，他才17岁。
在牛津大学有一个“灰人理论”，说的是正确的学术态度是“反对刻苦”，你要么即使不努力也能智慧过人，要么坦然接受自己的天赋，接受一个四等的学位。如果你为了获得更好的学位而发奋努力，就会被人视为“灰人”，这是牛津词汇中最坏的称呼。如果你在某个领域天分很高，你研究这个领域，牛津大学会全力支持你；如果你没有这方面的天赋，却非要通过努力去弥补，也会被视为“灰人”，被认为你在浪费生命，因为即使你再努力，这辈子也达不到天才所能达到的高度。霍金刚到牛津的时候，很坦然地接受了这个理论。在牛津的三年时光里，他除了参加赛船俱乐部以使自己的生活更丰富外，似乎并没有做更多的努力。他回忆说，“我计算过一次，我在那里的三年时间，大约只用功了一千小时，平均每天1小时。我对自己的懒惰并不感到自豪，但那时我的态度和多数同学并无二致，我们倾向于绝对厌倦和觉得没有任何东西值得努力追求。”
最后一次终考的时候，由于霍金没有作准备，为了避免考试中出现需要事实性知识作答的问题，他转而计划做理论物理问题。但是因为紧张，考试前夕他失眠了，考出的成绩可想而知并不理想，处于一等和二等学位之间，这需要追加一次面试以确定他的最终成绩。面试将近尾声的时候，教授问及他的未来计划，他说要做研究，并明确表示，如果他获得一等学位，他就去剑桥，否则就留在牛津。因为他不确定自己将来是否能够从事研究的工作，所以他还申报了公务员。最后的结果是，他错过了公务员的笔试，获得了学院的认可，拿到了一等学位，同时还获得了学院提供的一份小额毕业旅行金，而他用这笔资金，完成了一次伊朗之旅。
1962年10月，霍金到达剑桥成为了那里的一名研究生。他原本申报的导师是弗雷德·霍伊尔，当时英国最知名的天文学家、稳态理论的主要倡导者。但是因为报考他的研究生太多，学院没有足够的名额分配给霍金，只好将他调剂给丹尼斯·西阿玛。那时候，西阿玛虽然是他的导师，但是霍金对他的很多思想却持异议，尤其是关于马赫原理，但是这种持异议的争论，反而激励了霍金发展自己理论和思想的决心。
霍金刚开始从事理论研究的时候，宇宙学和基本粒子物理学被认为是最激动人心的两个领域，其中基本粒子物理学更是集中了当时绝大多数最聪明的人，是一个活跃的快速变化的领域，而宇宙学和广义相对论则停滞于30年代，也就是自爱因斯坦发展广义相对论之后，就没有人能够再进一步发展了。当时，霍金对这两个领域基本一无所知，只是因为觉得研究基本粒子太像搞植物学了（正如前文交代的他不喜欢生物学一样），所以他才选择了宇宙学和广义相对论。
当时，人们某种程度上对广义相对论的理解还处于数学性的认知上，因为当他们找到某组描述广义相对论的爱因斯坦方程解时，他们只顾着高兴，甚至不去询问该解是否具有某种物理意义！霍金加入这一研究领域之后，有两个广义相对论研究中心对他的影响很大，一个是位于德国汉堡的由帕斯库尔·约当领导的团队；另一个则是赫尔曼·邦迪领导的位于伦敦国王学院的研究中心，而前者主要是以其发表的论文对霍金施以影响，因为他从未访问过那里。
因为霍金在圣奥尔本斯和牛津大学所接触的物理并未涉及过于深奥的数学，而如今他选择的宇宙学却需要最复杂的数学计算，所以一开始西阿玛建议他研究天体物理（相对宇宙学容易些），但是霍金拒绝了这个在他看来缺乏想象力的学科，而决心专攻宇宙学，并在研究的过程中不断汲取新的数学营养——这是他日后得以荣升剑桥大学卢卡斯数学教授（一个荣誉职位，由最优秀的从事物理或数学研究的人担任，同一时期只有一人）长达30年之久的原因。那段时间，他沉溺于广义相对论的教材之中，并且每周都会和西阿玛其余的三名研究生一起到国王学院听课。
然而就在他发起努力的时候，他的身体却发生了异变。其实在牛津的最后一年霍金就注意到，他的身体变得越来越笨拙了，但是医生给他的建议只是“别喝啤酒”，所以他也没有特别注意。然而事情并没有那么简单，来到剑桥后，他的动作变得越发迟缓。
1962年圣诞节期间，霍金在圣奥尔本斯湖滑冰的时候不慎摔倒，爬不起来，他才意识到问题的严重性。这一次，他在医院里待了2周，可是医生们除了在他身体上做各种检查之外，并没有给出任何实际性的答复。“意识到我患了可能在几年内致死的绝症让我有点震惊。这样的事怎么会落在我头上呢？”因为不知道病情会怎么样发展，霍金显得很迷茫。医院方面也因束手无策，只好让他回到剑桥继续他的广义相对论和宇宙学的研究。然而愁云惨淡，霍金又如何把精神集中到研究上呢？那时候，他听瓦格纳的音乐聊以自慰，可是报纸却报道说他酗酒，一石激起千层浪，各报社转载传抄，竟信以为真。因为病症悬而未决，霍金对生活十分厌倦，所以也没有心思对这种情况加以制止，而任其发酵。
好在这种状况并没有持续很久，出院不久，霍金梦到自己将被处死，他忽然意识到，如果他被缓刑的话，还有很多他能做且值得做的事。“毕竟，如果我反正都要死，不妨做一些好事。”想通了死亡的问题，他渐渐放下了心里的包袱，而真正让霍金重新焕发对生命热情的却是因为一个姑娘的到来。
大概在霍金确诊为ALS病（肌萎缩侧索硬化症）的时候，简出现了，这给了霍金某种生活上的动力。尤其是后来和简的订婚，让霍金意识到，“如果我们要结婚，我就得有一个工作，而要得到工作，我必须完成我的博士论文。因此，我在一生中头一次开始用功。”都说爱情是毒药与灵药的结合，它会让人沉迷，也能给人以力量和希望。显然，简给予霍金的是一剂美妙的灵药。很难想象，假如不是因为ALS，霍金会为了工作而那么努力吗，而假如他不那么努力，他还会在未来取得那么大的成就吗？
为了在攻读期间养活自己，霍金向龚维尔和基斯学院（这是剑桥大学内部的一所学院）申请研究奖学金。那时候，霍金的病情已相当严重，书写和打字都变得十分困难，申请书还是在简的帮忙下写出来的。然而奖学金的申请因为推荐人的关系，中间发生了一点曲折，好在在西阿玛的帮助下，霍金最终还是获得了研究奖学金，并且从那个时候开始，一直担任基斯学院的研究员。
1965年，霍金和简结婚，并在萨福克度过了他们为期一周的蜜月旅行。暑假的时候，他们一起去了康奈尔大学参加在那里举办的广义相对论暑期班。在那里，霍金遇到了许多相对论领域的领袖人物，这对他日后从事理论研究产生了非常大的影响。那时候，简还是伦敦韦斯特菲尔德学院的本科生，为了完成她的学位，他必须在工作日的时候从剑桥赶到伦敦。简不在的日子，对于肌肉萎缩日益严重的霍金来说，一切都显得十分艰难。所以，为了应付生活和学业，他们需要在市中心找一处便利的处所。起初，霍金向学院求助，然而学院财务主任却以“学院没有帮助研究员解决住房问题的方针”为由拒绝了他的请求。后来，他们在距离学院不远的地方找到了房子，才把这个问题基本定了下来。
霍金刚进到基斯学院时，学院内部颇不平静，在研究员当中出现了严重的分歧。因为研究经费的问题，年轻的研究员聚集在一起以对抗院长和财务主任等旧的一派，并要求学院将更多的财富用于学术研究。霍金也加入了年轻进步的一派。后来，在一次选举学院理事会成员的会议中，由于进步方获得了绝大多数的席位，结果导致双方矛盾激化，院长内维尔·莫特（他后来因为凝聚态物理的研究获得诺贝尔奖）爵士也因此愤而辞职，直到新任院长李约瑟（多卷本《中国科学史》的作者）的到来，风潮才得以平息。
婚后两年，霍金的第一个孩子罗伯特诞生了，他的到来给这个“奇异”的家庭带来了很多欢乐。但是由于霍金身体残疾，照顾孩子的重担便主要落在了简身上，尤其是1975年之后，霍金连楼梯都爬不上的时候，这个问题就越发凸显了。正是有了简对家庭的照顾，霍金才能将精力聚焦于科学的研究之上。一个成功的男人背后，需要站着一个默默支持他的女人，必须得说，霍金的成就，也有简的一份功劳。
霍金从事的广义相对论研究，是爱因斯坦在1915年提出的，是一个崭新的数学模型，它把时间维和空间的三维合并形成所谓的时空。该理论将引力表述为，“宇宙中物质和能量的分布引起时空弯曲和畸变，使之不再平坦（以往的学术观点，人们认为时空是平坦而光滑的）。这个时空中的物体企图沿着直线运动，但是因为时空扭曲，他们的轨迹显得被弯折了，使得他们的运动犹如受到引力场的影响。”
在与大量实验数据相符的相对论中，时间和空间难分难解地纠缠在一起。人们认为，在宇宙中，不可能只使空间弯曲而时间却安然无恙，就这样赋予了时间以形状。广义相对论使空间和时间弯曲，一方面把它们从被动的事件发生的背景改变成为发生事件的主动的动力参与者，另一方面也说明了时间和空间不仅不能独立于宇宙，而且不能相互独立。于是，判断广义相对论的数学模型是否预言宇宙以及时间本身应有一个开端或终结，显然是非常重要的，然而包括爱因斯坦在内的理论物理学家却普遍认为时间在两个方向都必须是无限的。来自苏联的两位科学家欧格尼·利弗席兹和艾萨克·哈拉尼科夫甚至在1963年宣称道，他们证明了所有具有奇点（奇点可以看作时空的边缘或宇宙“大爆炸”的起始点）的爱因斯坦方程解都对物质和速度做过特殊的排列，而宇宙具有这种特殊排列的解的机会为零，也就是说宇宙不可能存在过这样一个具有无限密度的奇点，即宇宙没有开端。如此一来，时间只能从无限的过去通往无限的未来。
但是，霍金和彭罗斯基于时空的全局结构，利用一种叫“过去光锥”的时空模型的发现否定了他们的观点。霍金和彭罗斯透过光锥往过去回望时发现，他们越朝前看，越看到更多早期的星系，而且发现所有的东西在过去比现在要靠近得多，也就是说过去是一个更加紧密的空间。后来他们还发现了宇宙暗淡的微波辐射背景，这种辐射来自宇宙极早期也密集得多热得多的时刻，并沿着过去光锥到达现在。霍金和彭罗斯透过光锥的截面，计算出在有限的时间内宇宙可以缩小到零的尺度，也就是说，理论上过去光锥之内所有物质被收缩在一个边界为零的区域内，也就证明出宇宙必然存在过一个奇点，这个奇点既是宇宙的开端，也是时间的始源。1992年宇宙背景探险者卫星（COBE）检测到微波辐射背景随方向上的微小变化，作为宇宙膨胀的证据，支持了他们的理论。当时，他们证明时间具有开端的论文在1968年还赢得过引力研究基金会的第二名论文奖，虽然验证的过程很漫长，但是这也正是霍金理论具有预见性的可贵之处。
1965年，英国数学家兼物理学家罗杰·彭罗斯在利用广义相对论中光锥行为的方式以及引力总是吸引这个事实，证明了坍缩恒星在自己的引力作用下最终陷入到一个其表面缩小到零的区域中，这时，由于物质的密度和时空的曲率变成无限大，就会在此区域得到一个奇点。彭罗斯在此基础上，将这个发现发展成了彭罗斯定理，即任何物体受到引力坍塌必定最终形成一个奇点。当时，在剑桥攻读博士学位的霍金受这个定理的启发，从时间的逆方向进行思考，把物体坍缩的过程看成膨胀的过程，并证明出，只有当宇宙膨胀得快到足以避免重新坍缩时，才一定存在一个奇点。这个证明在后来还成为了他博士论文的一部分。
霍金博士毕业之后的几年，继续发展出新的数学技巧，并通过和彭罗斯合作，得出在黑洞中必然存在密度和时空曲率无限大的奇点。两人还在1970年发表的一篇合作论文中指出，假定广义相对论是正确的，而且宇宙包含着我们观测到的如此之多的物质，则过去一定有过一次大爆炸奇点。当时他们的结论遭到了很多人的反对，但是随着人们通过数学的或观测的方式验证，这个理论今天已广为人们所接受。
1970年，也就是霍金第二孩子露西出生的那一年，布兰登·卡特通过研究指出，假定一个稳态的旋转黑洞正如一个自旋的陀螺那样有一个对称轴，则它的大小和形状只由它的质量和旋转速度决定。在此基础上，霍金于1971年证明了，任何稳态的旋转黑洞确实有这样的一个对称轴。两年后，伦敦国王学院的大卫·罗宾逊通过验算也支持了他们的结论。
黑洞是科学史上极为罕见的情形之一，在没有任何观测到的证据说明其理论是正确的情形下，作为数学模型被发展到非常详细的地步。按照黑洞的定义，它不能发光，要如何检测它的存在呢？早在1873年，约翰·米歇尔在他的论文中指出，黑洞仍然将它的引力作用到周围的物体上。只不过那时候它不叫黑洞，而被米歇尔称为暗星。霍金和他的研究团队，通过对天体物理中的双星系统，尤其是类似天鹅X-1那样的具有强烈X射线源的伴星运动的观测，确认了天鹅X-1中包含了一个黑洞。实际上，黑洞并不是真黑，它们和热体一样发光发热，只是因为其强大的引力，导致光无法逃逸出去而已。
1970年以前，霍金关于广义相对论的研究，主要集中于宇宙是否存在一个大爆炸的奇点上。在露西出生后不久的一个晚上，他在床上思考和大爆炸有关的黑洞问题。那时候，还不存在关于时空的那些点是在黑洞之内还是在黑洞之外的准确定义。霍金和彭罗斯曾讨论过将黑洞定义为不能逃逸到远处的事件集合的想法（这是现在被广为接受的定义），从这个定义上来说，黑洞边界是由刚好不能从黑洞逃逸、而只能在边缘上永远盘旋的光线在时空里的路径形成的。霍金基于这点想到，如果从黑洞边界来的光线不相互靠近，则黑洞边界的面积可以保持不变或者随时间增大，但它永远不会减小——因为如果它变小的话，边界上总有一些光线会相互靠近，这就和假设相矛盾了。黑洞边界面积的非减性质给黑洞的可能行为加上了重要的限制（这个限制对黑洞研究来说，是一个新的突破），想明白这个问题，霍金当晚激动得连觉都睡不好。随后，他将自己的发现和彭罗斯一起分享，并通过两个的合作证明了后来名动学术界的奇点定理，因为这个成就，两人一起分享了1988年的沃尔夫物理奖。
由于黑洞的研究完全是基于数学的理论性研究，每走一步都及其艰难，甚至有时你好不容易走出了这及其艰难的一步，到最后却被证明是错误的。霍金就遇到过这类问题。1972年，霍金和卡特合撰的论文《黑洞力学的四个定律》发表，论文指出，如果黑洞是真温度，黑洞就是个热力学系统，应该存在热辐射，但通常对黑洞的理解是一个只进不出的天体，不会有热辐射。因此霍金等人强调，黑洞温度不应该看作真正的温度，然而1973年霍金却发现，黑洞存在热辐射，这就把自己之前的结论推翻了。霍金考虑黑洞附近的量子效应时，发现黑洞会像黑体那样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越来越高，最后一刻以爆炸而告终。黑洞辐射的发现具有极其基本的意义，它将引力、量子力学和热力学统一在一起。同年，霍金和乔治·埃里斯合著的《时空的大尺度结构》由剑桥大学出版社出版，这是霍金出版的第一部书籍。
1973年9月，霍金访问莫斯科，和苏联专家雅科夫·捷尔多维奇和亚历山大·斯塔拉宾斯基讨论黑洞问题。他们说服了霍金，按照量子力学不确定性原理，旋转黑洞应该产生并辐射粒子。随后，霍金通过计算发现，不仅旋转黑洞，甚至连非旋转黑洞也应该以不变速率产生和发射粒子。此后，其他人用多种不同的形式重复了这个计算，一致证实了黑洞必须如同一个热体那样发射粒子和辐射，并证明出，黑洞温度只依赖于其质量——质量越大温度越低。但是从黑洞边界理论来看，任何东西都不能从黑洞的边界逃逸出来，这些粒子和辐射是怎么回事呢？霍金通过量子理论告诉我们，粒子不是从黑洞里面出来的，而是从紧靠黑洞的边界的外面的“空虚的”空间来的！由此又引入了虚时间的概念，将黑洞理论和时间联系到了一起，开启了寻找时间起源的问题。1975年以后，霍金根据理查德·费恩曼对于历史求和的思想，开始推导一种更强有力的量子引力论方法，向时间的起源和终点发起新的挑战，并因为这方面的成就，于1978年获得世界物理学界最高奖——爱因斯坦奖章。
20世纪70年代，由于霍金在黑洞研究上的成就以及理论物理上的贡献，他在1974年当选为皇家学会会员，并在这之后的短短五年内，先后晋升为教授以及剑桥大学卢卡斯数学教授。一个残疾人能取得这样大的成就，真的很难想象。
1975年，也就是霍金受基普·索恩邀请访问加州理工学院之前，他都是使用手动轮椅或电动三轮车，直到来到加州理工学院，他才第一次使用上了电动轮椅。加州理工的人不像英国那么狭隘和保守，有什么想法总是说干就干，霍金很享受那里的学术氛围。在那里，霍金的工作是和唐·佩奇一起寻找来自黑洞的辐射。他们通过伽马射线背景寻找这种辐射的证据，但却是徒劳无功。
从加州理工学院回来后，霍金发现自己已经爬不了楼梯了。这样，在学院的安排下，他们住进了学院一座带花园的巨大的维多利亚风格的底层公寓里。在这个花园里，霍金常常驱动轮椅和孩子们一起玩耍。后来，学院更是为了他的轮椅能够行走方便特地修了一段斜坡，从他的家——剑桥西路5号，经过美丽的剑河、古老的国王学院一直通到银街的应用数学和理论物理系的办公室里。
1981年，因为参加在梵蒂冈由耶稣会组织的宇宙学会议，霍金对于宇宙的起源和命运问题的兴趣被重新唤起，从之前的量子引力学转入量子宇宙学的研究当中。在参加这次会议的时候，霍金已经意识到了时空有限而无界的可能性，也就是它可能是一个循环的结构，那意味着宇宙没有开端，也没有创生的时刻，它就像上帝一样，是永恒的存在！这样一来，是否意味着霍金早期研究奇点的工作成果就要付诸东流了？
在证明这个可能的正确性之前，显然他还有很多工作要做。首先就是要找到一个好的理论或模型解释今天我们所看到的宇宙为什么是这个样子。针对这个问题，霍金在1981年的莫斯科量子引力的会议上提出了宇宙的暴胀模型，随后这个模型被苏联科学家安德雷·林德进一步发展，并于1983年提出新的所谓的混沌暴胀模型。这个新模型不但很好的解析了这个问题，而且还能给出微波背景辐射温度起伏的合理幅度，为探寻宇宙的起源截取更多直观而有效的证据。另外，预言宇宙如何起始，还需要找到在时间开端处成立的定律。根据霍金和彭罗斯早期得出的奇点定理，时间的开端是具有无限密度和无限时空曲率的一点，且在这点上所有已知的科学定律都崩溃（也就是失效）。这样一来，就需要人们为此成立新的定律，然而科学家们苦苦找寻，却找不到成立该定律的任何提示。
那有没有可能用已知的定律来解决这个问题呢？霍金在《时间简史》说道：“不必针对奇点提出新的定律，因为在量子理论中不必存在任何奇点。”正是基于这个考虑，霍金提出了宇宙无边界设想。然而在梵蒂冈会议期间，霍金并不知道如何用“无边界”思想去预言宇宙。然而，1982年夏天，他在加州大学的圣巴巴拉分校和詹姆·哈特尔共事的时候，找到了该设想下宇宙应满足的条件，并通过费恩曼历史求和方法，找到了合理的答案。为了说明这个问题，霍金将地球表面的形成过程（作为历史）比喻为宇宙所有历史中特别的一个。在这个特别的历史中，地球表面的每一点到北极的距离代表虚时间，并且离北极等距离的圆周长代表宇宙的空间尺度，而宇宙作为单独的一点以北极为起始。在这里，尽管北极的尺度为零，但它不是奇点，因为它是真实存在的，也就是说，在这里我们已知的物理定律可以成立。为了进一步说明这个问题使不至于和宇宙大爆炸相混淆，霍金在《时间简史》中解释道：“也许所谓的虚时间才是真正的实时间，而我们叫做时间的东西恰恰是子虚乌有的空想的产物。在实时间里，宇宙具有开端和终结的奇点，这奇点构成了科学定律在那里失效的时空边界。但是，在虚时间里不存在奇点或边界。所以，很可能我们称作虚时间的东西才真正是更基本的观念，而我们称作实时间的反而是我们臆造的，用以帮助我们描述我们所认识的宇宙，如此而已。”所以，霍金早期关于奇点的研究并不是没有意义的。
为了说明这些理论，也为了向大众普及宇宙和时间的起源问题，霍金于1988年完成并发表《时间简史：从大爆炸到黑洞》。这部影响深远的科普著作，一经出版，便占据《纽约时报》畅销书排行榜长达147周之久，伦敦《泰晤士报》畅销书排行榜更是将其名列榜单长达237周，全球销量突破千万册！同年，沃尔夫基金会为表彰这部著作的突出贡献，将当年的沃尔夫基金奖颁给了霍金。在90年代，由于对时间、宇宙起源的探寻，霍金很自然地参与到“时间机器”的探索领域。
根据广义相对论，如果旅行的速度超过光速，时间就会反转，也就是可以回到过去。但是从实验数据来看，光速壁垒却没有办法打破，也就是不论如何都不可能使物体的速度超过光速。为了解决时空旅行是否可行的问题，学界引入了“虫洞”的概念。其实，早在1935年，“虫洞”的概念便出现在爱因斯坦和纳珍·罗森合著的论文里了（那时候它被称为“桥”）。它是连接两个空间的管道，理论上可以通过它实现空间和时间的跳跃，也就是可以实现星际旅行，可以回到过去或未来。然而“虫洞”的开启需要时空的翘曲，且为了使时空翘曲到允许逆时旅行的程度，还需要负能量密度的物质，赋予时空以负曲率。假如能找到这种物质，也就意味着时间旅行是可行的。但是由此就会引出一个历史悖论，即“假定你回到以前，在你的祖先还是小孩时将他杀死，你还会存在吗？如果你不会存在，你又怎么回去将他杀死？如果你会存在，可是你的祖先已死，你又是从何而来？”从而导致这样一个历史扰乱问题的出现。
为了回答这个问题，霍金提出了一个“时序防卫猜想”。这个猜想说的是时间本身有一套防卫机制以阻止生命体回到过去，从而避免历史扰乱问题的发生。为了证明这个猜想，霍金用到了解释黑洞辐射问题时用到的虚粒子概念。他指出，当时空允许翘曲到可以回到过去的程度时，在时空中的闭合圈环（这个闭合圈环可以理解允许粒子回到过去的空间）上运动的虚粒子，能够变成在时间前进的方向上以等于或低于光速的速度运动的实粒子。而又由于这些粒子可以任意多次地围绕圈环运动，这样它们的能量就会被多次地计入到这个时空中，使能量密度变得非常大，从而赋予时空以正的曲率（与满足逆时旅行需要用到的负曲率相矛盾），因而不允许旅行到过去。
为此，有人提出了不同的猜想——选择历史假说。根据这个假说，时间旅行者虽然可以回到过去，但是他进入的是和记载的历史不一样的另外一个历史，在那里，他们可以自由地行动，而不必担心历史扰乱问题的产生。据此，霍金用费恩曼历史求和方法作了反驳。费恩曼历史求和方法指出，宇宙不仅仅有一个单独的历史，它有所有可能的历史，每一个历史都有自己产生的概率。但是，费恩曼历史求和中，每一个历史都是由完整的时空和其中每一件东西组成的，也就是说，即使通过时空翘曲回到过去，旅行者仍然处于同一时空和同一个历史中，从而也就否定了选择历史假说。但是基于当前的技术和理论尚未达到完美的程度，霍金并不排斥“回到过去”的可能，但是他仍然警告道，不要涉险尝试回到过去。显然，在时间旅行上，霍金并不赞成回到过去。
然而，因为病情的恶化，在科研事业顺风顺水的时候，霍金的生活却出现了一些微妙的变化。首当其冲的就是霍金的病情。1985年，霍金在前往位于瑞士的欧洲核子研究组织的途中患上了急性肺炎，病情一度恶化到危及生命的程度。虽然最终通过气管切开手术挽回了他的生命，但是却从此剥夺了他说话的能力。面对这样的情况，霍金对自己的学术生涯并不乐观，甚至一度以为他余生所能做的就是待在家里看电视了。这时候，一个名叫瓦特·沃尔托兹的美国电脑专家出现了。他听说了霍金的情况，为他写了一套名为均衡器的语音合成程序以代替霍金的语音，后来，剑桥适应通讯公司的大卫·梅森把一台小型电脑和这个语音合成器一起装到霍金的轮椅上，帮他彻底解决了语言上的问题，也让他得以重新回到研究岗位上。
其次就是他的婚姻变故。因为霍金的病情，谁也不知道他还能活多久，包括他本人在内也觉得自己命不久矣。自1979年他们的第三个孩子蒂莫西出生后，简就为此忧愁不已。她担心霍金死后，自己将无力抚养三个孩子，所以希望在那之前能够找到一个愿意养活她和孩子并愿意娶她的男人。霍金也因为有这层顾虑，所以对这样的事情采取了默认的态度。就这样，乔纳森·琼斯进入了他们的生活。但是随着简和琼斯的关系日渐亲密，而霍金又久久没有死成，这让霍金既感觉难堪又难以忍受。终于在1990年，霍金因为不堪忍受他们的关系而和自己的护士伊莱恩·梅森住到了外面的公寓。
伊莱恩是一个好护士，也是一个单亲母亲，在和霍金相处的日子里，她的两个儿子也和他们住在一起。在一起生活的时间里，她和霍金渐渐有了感情，并最终于1995年结成了夫妻。而简也于同年9月，嫁给了琼斯。用霍金的话说，“我和伊莱恩的婚姻是激情而骚动的，但我们也经历了许多波折，但是作为护士，伊莱恩在几个场合救了我的命。”因为气管切开手术遗留的问题，霍金的呼吸一直都有些问题，严重的时候甚至会威胁生病，其中有几次病危的情况，都是因为伊莱恩的洞见和坚持，才让他得以转危为安。然而，最终伊莱恩也没有和霍金走到最后，他们于2007年离婚。当时外界一度猜测说伊莱恩虐待霍金，但是霍金本人却否认。从他回忆的文字里看，他对伊莱恩并没有任何怨懑，反而是充满感激的。他在《我的简史》里写道：“倘若没有另一位护理传唤伊莱恩，伊莱恩使我苏醒过来的话，我大概早已死去。伊莱恩为这一切危机耗费了大量的情感。”所以，我们最好也不要去猜测他们分开的原因，毕竟分开之前，她曾经那么用心地照顾过霍金。
进入21世纪后，来到了霍金著作的丰产期。2001年，作为《时间简史》的姊妹篇，《果壳中的宇宙》出版；2002年，《在巨人的肩膀上》出版；2005年，《上帝创造整数》出版；2010年后，《大设计》、《我的简史》、《时空本性》等又接连面世，你能想象吗？这些竟然都出自于一个浑身只有三根手指能动的人的手里，不管内容怎么样，仅就如此巨大的产量而言，也足以令世界动容了！
虽然霍金行动不便，但是他的一生却是充足而满足的。他的足迹涉及世界多个国家，除了美国外，他还访问过苏联7次，日本6次，中国3次，去了除澳洲以外的每一个大陆，期间还会见了美国、韩国、中国、印度、爱尔兰、智利等多国的国家领导人，在北京人民大会堂和白宫做过演讲，在伦敦残奥会做过主持，乘潜水艇下过大海，坐零重力飞行器上过天上，甚至还向“维珍银河”预定了未来的太空旅行……
2017年3月14号，在属于我们的时空维上，霍金永远地停止了呼吸。但是有理由相信，假如有外星人的话，他会在另一个时空维里继续他的大设计以寻找到他所谓的宇宙十一维空间；继续他的理论物理研究，直至他所预言的时间终点的最后来临！《完》
