Il a aussi défié la maladie de Charcot et la mort (Voir films et documentaires  A Brief History Of Time, d'Errol Morris, Une merveilleuse histoire du temps, avec Eddie Redmayne et Felicity Jones, un téléfilm de la BBC (nettement plus fidèle à la réalité que Une merveilleuse histoire du temps), dans lequel Benedict Cumberbatch joue le rôle de Stephen Hawking.

Lorsque Hawking arrive à Cambridge au début des années 1960, la théorie de la relativité générale d’Einstein est en train de sortir de l'étiage dans lequel elle était depuis quelques décennies. La découverte des quasars ne cadre pas avec le modèle dominant de la cosmologie de l'époque, la fameuse théorie de l'état stationnaire, proposée à la fin des années 1940 par Fred Hoyle, Thomas Gold et Hermann Bondi et qui décrit l'univers comme infini, éternellement en expansion et dont la densité reste constante à cause d'un processus de création continue de particules de matière.

On se met à chercher des modèles d'étoiles très massives avec un fort décalage gravitationnel vers le rouge à cause d'effets relativistes pour expliquer l'existence des quasars. Sortant tout juste de la course à la création des bombes à hydrogène, des théoriciens comme John Wheeler et Iakov Zeldovitch se tournent vers la théorie de la plus grosse explosion qu'on puisse imaginer, celle du Big Bang, même si l'hypothèse n'a pas encore très bonne presse dans la communauté scientifique.

Du côté de la physique des particules élémentaires, de nouvelles particules sont sans cesse découvertes alors qu'aucune théorie ne semble vraiment en mesure d'expliquer leur existence et leurs propriétés. Rebuté par l'aspect par trop « botanique » de cette physique, Hawking se tourne alors vers la cosmologie qui, elle, dispose d'une théorie bien spécifique, la théorie de la relativité générale.

À Cambridge, Hawking passe son doctorat sous la tutelle Dennis Sciama,qui sera non seulement le mentor de Hawking mais aussi celui de Martin Rees, de Brandon Carter et même, pendant un temps, de Roger Penrose (ce mathématicien spécialiste de la géométrie algébrique va plonger dans le monde de la physique et de la cosmologie relativiste sous l'influence de Sciama).

Hawking passe sa thèse brillamment en 1965, consacrée bien sûr à la cosmologie. Il étend les travaux de Penrose sur les singularités à l'intérieur des trous noirs pour démontrer qu'il en existe également dans le cadre des modèles de cosmologies relativistes, impliquant dans ces modèles un véritable début du temps. Hawking sait et dit qu'on ne peut faire confiance aveuglément à cette prédiction sans une théorie quantique de la gravitation. Les trous noirs sont un laboratoire naturel pour la trouver car comme l'avait déjà remarqué John Wheeler (à qui l'on doit le terme de trou noir), l'effondrement d'une étoile donnant un trou  noir ressemble beaucoup, si l'on change le sens de l'écoulement du temps, à l'expansion de l'univers depuis le Big Bang. C'est d'ailleurs en exploitant cette idée que Stephen Hawking a transposé le travail de Penrose sur l'occurrence d'une singularité de l'espace-temps avec un trou noir en formation au cas du Big Bang.

Il va se consacrer, avec d'autres chercheurs (dont George Ellis, aussi élève de Sciama, et Robert Geroch, élève de Wheeler), à l'approche géométrique et topologique des solutions des équations d'Einstein. Celle-ci a été initiée par Penrose et permet d'établir et de décrire en particulier les singularités et autres propriétés de l'espace-temps associées à la physique des trous noirs et des modèles cosmologiques relativistes. Il en sortira une monographie monumentale écrite au début des années 1970 avec son condisciple George Ellis, The Large Scale Structure of Space-Time, qui peut être vue comme un développement considérable de sa thèse.

Hawking hésite un temps à se lancer dans le domaine des ondes gravitationnelles, alors en plein développement. Il abandonne vite celui-ci après quelques travaux pour le laisser à l'un de ses amis proches, le futur prix Nobel de physique Kip Thorne, qui va l'explorer en relation avec la physique des trous noirs et des étoiles relativistes.

Toujours au début des années 1970, Hawking établit un théorème sur la croissance de la surface des trous noirs qui semble donner du poids à l'idée révolutionnaire d'un jeune thésard de Wheeler, Jacob Bekenstein. Hawking pense que l'idée de Bekenstein, qui consiste à associer une entropie à la surface d'un trou noir, est  idiote. Un trou noir devrait alors avoir une température et donc rayonner, ce qui apparaît impossible du point de vue de la théorie de la relativité générale. Hawking décide de montrer que cette idée est bel et bien absurde tout en développant une idée à lui basée sur le concept de minitrou noir.

Dans le cadre des équations d'Einstein, le début de l'univers devait correspondre à un état de l'espace-temps très chaotique et turbulent qui pouvait contraindre son contenu en matière ou en lumière à s'effondrer localement en donnant des trous noirs de masses pouvant être très inférieures à celle d'une planète, voire d'un atome. On pouvait même imaginer l'existence de minitrous noirs chargés se comportant comme des particules élémentaires relativement stables dans les rayons cosmiques.

De retour à Cambridge, Hawking découvre son fameux rayonnement conduisant à l'évaporation des trous noirs. Il s'engage alors dans l'exploration des conséquences du mariage de la théorie d'Einstein et des lois de la théorie quantique des champs en espace-temps courbe, à la recherche d'une véritable théorie quantique de la gravitation, laquelle est nécessaire pour vraiment comprendre comment l'univers a commencé.

 (D'après FUTURA Sciences)