霍金了解到，英国有位数学家及物理学家罗杰·彭罗斯，研究恒星的核燃料耗尽后，在自身的引力作用下坍缩会出现什么情况。彭罗斯的理论是建立在苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡和约翰·A.惠勒等物理学家的研究成果上。他的理论认为，如果坍缩发生时不是绝对的平滑、对称，恒星会最终坍缩成为一个点，质量无穷大，引起的时空翘曲也有无穷大的曲率，成为黑洞中心的一个奇点。
霍金从这个理论出发，逆时间轴而行，想象一个质量无穷大、引起无穷大时空翘曲的点—奇点—向外爆炸并且持续膨胀。他认为宇宙就是这样诞生的。最初，时空都蜷缩在一个微小、没有维度的点，然后发生大爆炸，并继续膨胀，直到成为今天我们看到的宇宙。宇宙会不会是这样诞生的？宇宙一定是这样诞生的吗？在这样的条件下，彭罗斯关于黑洞的理论不一定还能站住脚，但是霍金（引用了查尔斯·米斯纳和布兰登·卡特的研究成果）发现了新的数学工具，推导出了自己想要的结果，得出爱因斯坦的广义相对论的确表明存在宇宙大爆炸这类奇点的结论。
由此，霍金踏上了长达半个多世纪的知识之旅。他说：“我这辈子第一次努力。我惊讶地发现自己还挺喜欢。也许叫努力并不合适。”
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年轻时的霍金
1965年
1965年冬天，霍金申请了剑桥大学冈维尔与凯斯学院的研究员奖学金。简当时还住在伦敦，在韦斯特菲尔德学院攻读学位，她周末到剑桥之后，霍金说：“我还希望简能帮我把申请材料打出来，但是她伤了胳膊，打着石膏。说实话，我并没有特别同情她。不过她伤的是左臂，她还能听我口述，写在纸上，再找人打出来。”
简的胳膊并不是史蒂芬申请奖学金的最大障碍。他还需要找两个推荐人。丹尼斯·施玛建议他找赫曼·邦迪。史蒂芬之前参加过邦迪在伦敦大学国王学院的广义相对论课程，但跟他不太熟。“我跟他见过几次面，还交流过我写给皇家科学院的一篇论文。有次，他在剑桥做完讲座之后，我问了他（能否做我的推荐人）。他不置可否地看着我，然后答应了。显然他不记得我，因为学院要他提供推荐信时，他说没听说过我”，这很可能毁了史蒂芬的申请。因为现在申请研究员奖学金的人非常多，这样的事确实会有影响，但史蒂芬是幸运的。“当时平静得多。学院给我写信，告诉我他们联系推荐人的结果。我的导师联系了邦迪，顺便帮他回忆了一下，然后邦迪给我写了封有些过分赞美我的推荐信。总之我申请成功了。”
1965年春天，史蒂芬的研究生涯又传来了好消息，他在私人举办的“引力奖”竞赛中获得了“优秀奖”。如果他没错过交稿的截止日期，应该不只是“优秀奖”，不过100镑的奖金对他即将到来的婚礼也能有所帮助。同时，伦敦举办了一场讨论广义相对论和引力的国际论坛，史蒂芬第一次参加这种论坛，他遇见了加州理工学院的基普·索恩。索恩的博士学位是在普林斯顿拿到的。看到这个拄着拐杖，有些摇摇晃晃，说话还有点口吃的小伙子把罗杰·彭罗斯对广义相对论的研究稍做改动，应用到对宇宙结构和历史的研究上，索恩很是钦佩。他们在论坛的茶水间里畅谈，就此展开了一段终生的友谊。索恩是霍金的朋友中为数不多，甚至可能是唯一一个听霍金坦诚地讨论过自己不太乐观的未来的人。
1965年7月14日，史蒂芬·霍金和简·王尔德举行了世俗婚礼，第二天在三一学堂的礼拜堂举行了宗教婚礼。婚礼的照片上，霍金用一柄伞当拐杖。作为霍金的伴郎，罗伯特·多诺万并没有像霍金在自己的婚礼上那样搞恶作剧或者追着新婚夫妇跑，抑或为他们装饰一座房子。
理论物理充满了悖论，而一位伟大的理论物理学家因为一场本来会打击、毁灭自己的悲剧，燃起了对生活的热情，他科研生涯的辉煌，又是为了找工作、结婚，一定要给博士论文找一个题目而开始的，这些看来似乎也没什么不妥。霍金简明扼要地总结：虽然我听着瓦格纳的歌剧，把自己想象成悲情英雄，还做了许多梦，经过一年，或者更久的抑郁……但是之后“我变得无比快乐”。
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