Als Wissenschaftler prägte Stephen Hawking die Physik der schwarzen Löcher. Zusammen mit Roger Penrose lieferte er Ende der 1960er-Jahre den mathematischen Beweis, dass die Gleichungen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie nur lösbar sind, wenn man davon ausgeht, dass es im Universum Singularitäten gibt, Zustände, in denen physikalische Gesetze ihre Gültigkeit verlieren.

Eine solche Singularität ist ein schwarzes Loch, das der Theorie nach entsteht, wenn sich viel Masse auf kleinem Raum konzentriert. Hat ein Stern seinen Brennstoff verbraucht, „stirbt“ er. Verfügt er über erheblich mehr Masse als unsere Sonne, explodiert er als Supernova; er schleudert seine äußeren Massen ins All. Seine inneren Massen jedoch brechen unter dem Druck der Schwerkraft zusammen und verdichten sich in Millisekunden zu winzigen Gebilden. Diese üben eine so starke Anziehungskraft aus, dass alles Licht und alle Materie, die ihnen nahe kommen, angesaugt werden. Die Gesamtheit solcher Gebilde nennt man ein schwarzes Loch.

Was im Zentrum dieser Gebilde mit Raum und Zeit geschieht, ob alles endet oder ein neues Universum beginnt, lässt sich mit physikalischen Gesetzen nicht abbilden, es ist außerordentlich, einmalig, eine Singularität.