Lors de la fête du 21e anniversaire de Stephen Hawking, il rencontre une nouvelle amie, Jane Wilde. Il y a une forte attirance entre les deux et Jane est intriguée par le discours de Stephen sur les étoiles et l’univers, mais se rend compte qu’il y a quelque chose de très mal avec Stephen lorsqu’il découvre soudainement qu’il est incapable de se lever. Un séjour à l’hôpital entraîne un diagnostic horrible. Stephen souffre d’une maladie des motoneurones et les médecins ne s’attendent pas à ce qu’il survive plus de deux ans. Stephen retourne à Cambridge où le nouveau mandat a commencé sans lui. Mais il ne peut pas se cacher de la réalité de sa condition par le travail car il ne trouve pas de sujet pour son doctorat. Alors que ses collègues se jettent dans la vie universitaire et universitaire, la vie de Stephen semble avoir été suspendue. Il rejette l’aide de son superviseur Dennis Sciama et sombre dans une dépression. Ce ne sont que les rencontres occasionnelles de Stephen avec Jane et sa foi en lui qui semblent le maintenir à flot. La théorie dominante en cosmologie à l’époque est l’État stationnaire, qui soutient que l’univers n’a pas eu de commencement – il a toujours existé et le sera toujours – et l’État stationnaire est dominé par le professeur Fred Hoyle, un Yorkshire de langue simple, et l’un des premiers experts de la télévision scientifique.
Stephen a un premier aperçu d’un article de Hoyle qui doit être présenté lors d’une conférence de la Royal Society. Il travaille à travers les calculs, identifie une erreur et confronte publiquement Hoyle après que le grand homme a fini de parler. La querelle fait sensation dans le département, mais, plus important encore, elle semble donner à Stephen la confiance nécessaire pour se lancer dans son propre travail. Presque au même moment, Stephen est initié à une nouvelle façon de penser son sujet par un autre physicien, Roger Penrose. La topologie est une approche qui utilise des concepts de forme plutôt que des équations pour réfléchir à la nature de l’univers, et cela s’avère être l’outil parfait pour Stephen, qui commence à avoir beaucoup de mal à écrire. La grande passion de Penrose est le destin des étoiles mourantes. Quand une étoile arrive à la fin de sa vie, elle commence à s’effondrer sur elle-même. Ses calculs suggèrent quelque chose d’extraordinaire. L’effondrement de l’étoile mourante semble se poursuivre indéfiniment, jusqu’à ce que l’étoile soit infiniment dense, formant un trou noir dans l’espace. Et au cœur de ce trou noir, montre Penrose, il y a quelque chose que les scientifiques appellent une singularité. C’est ce qui conduit Stephen à son sujet de doctorat. Il a toujours eu un scepticisme cinglant à propos de la Théorie de l’État stable, et maintenant il peut commencer à voir un moyen d’expliquer l’idée révolutionnaire et très controversée que l’univers aurait pu avoir un commencement. Sciama est sceptique mais favorable – heureux de voir son élève excité et prêt à travailler. Pendant ce temps, l’état de Stephen continue de décliner, il écrit et marche avec difficulté et son discours commence à s’insulter. Mais il se concentre maintenant sur ses énergies et, avec le soutien de Jane, entre dans une nouvelle phase. Il s’engage également dans sa relation avec elle, lui demandant de l’épouser et montrant ainsi une détermination provocante à survivre.
L’esprit enflammé, Stephen commence à travailler sur les implications de la découverte de Penrose et commence à s’intéresser à l’idée d’une singularité. Avec une perspicacité remarquable – un vrai moment Eurêka – il se demande: que se passerait-il si vous courriez les mathématiques de Penrose à l’envers? Au lieu que quelque chose s’effondre dans le néant, et si le néant explosait en quelque chose? Et si vous appliquiez cela non pas à une étoile mais à tout l’univers? Réponse: l’univers aurait vraiment pu naître d’un big bang. Enfin, Stephen entre dans une période de travail académique fébrile. Il applique les théorèmes de Penrose pour l’effondrement des étoiles à l’univers lui-même. Justifiant la foi de Sciama en lui, il produit un doctorat d’une réelle brillance et de profondes implications. En théorie, au moins, le big bang aurait pu se produire. Deux ans après son diagnostic initial, Stephen est non seulement toujours très vivant, mais il a également joué un rôle dans une grande percée scientifique qui révolutionne notre façon de penser l’univers. Aujourd’hui, le consensus scientifique est que l’univers a commencé par un big bang: il y a des milliards d’années, une explosion cosmique a créé l’espace et le temps.
Une histoire secondaire entrelacée suit une quête scientifique différente mais connectée. Inconnu de Hawking, au moment où il était diagnostiqué en 1963, deux scientifiques américains se lançaient dans leur propre mission scientifique. Leurs recherches devaient produire des preuves tangibles à l’appui des travaux théoriques de Hawking. Nous rencontrons Arno Allan Penzias et Robert Woodrow Wilson dans une chambre d’hôtel à Stockholm en 1978. Ils sont interviewés sur leur découverte à la veille de recevoir le prix Nobel de physique. Ils décrivent comment, dans les collines au-dessus du New Jersey, ils ont scanné le ciel avec un radiotélescope et ont commencé à capter un étrange signal radio de l’espace. Avec le temps, les deux scientifiques se sont rendu compte qu’ils avaient détecté la chaleur résiduelle de la première explosion ancienne qui avait créé l’univers. Ils avaient trouvé la preuve physique du big bang.