《时间简史——从大爆炸到黑洞》一书就是霍金首次为非专家写的一本里程碑式的佳著，一本对知识无限追求，对时空本质之谜不懈探讨之作。该书探讨了我们对天体物理学以及时空本质的认识的外在局限性，在精彩的序言中霍金介绍了当今有关宇宙的最重要的科学思想，读后让人领略到当代一个最富有想象力、影响深远的思想家的智慧。霍金对黑洞的开创性研究为我们提供了解答宇宙源于何时这一难题的线索。霍金以其敏锐的风格向我们展现了人类的“世界图景”：从亚里士多德时代开始研究到 1915年爱因斯坦的突破进展，直到今天这些年轻卓越物理学家令人激动的新观点。时间有初始吗？它又将在何地终结呢？宇宙是无限的还是有限的呢？ 带着这些最根本的问题霍金回顾了有关宇宙的重大理论——包括所有的疑问、反论以及尚未解决的矛盾。他认真地解释了伽利略和牛顿的发现，又一步一步地将人们引向爱因斯坦的广义相对论（研究宏观问题），然后又将人们弓响本世纪其它重要理论——量子力学（研究微观问题）。最后他探讨了世界性范围努力把广义相对论和量子力学结合成重力量子理论这种统一的理论，试图解决尚未解决的全部难题——他告诉人们为什么他深信伟大的
发现已经并不遥远。
霍金指出：问题是如何用“相对性”来概括新的宇宙范 式的本质：“宇宙从何而来？它为什么，井怎么样开始的？它会有末日吗？如果有的话，会发生什么？”③“……或者它需要一个造物主？若是这样，它还有其它的宇宙效应吗？又是谁创造了造物主？”④在《时间简史》这部名著里，霍金以他的科学精神与哲理的反省，以深邃的慧识，对上述问题作了智性的阐述。霍金说“迄今，大部分科学家太忙于发展描述宇宙为何物的理论，以至于没工夫去过问为什么的问题。另一方面，以寻根究底为己任的哲学家不能跟得上科学理论的进步。”⑤霍金所从事的伟业的价值是大尺度的，因为它关于当今人类全体精神一体的沟通，赋予了宇宙学研究中最强的理性力度。正是如此，他超越了相对论、量子力学、大爆炸等 理论而迈入了创造宇宙的“几何之舞”。霍金对人类观念的贡献，也是大尺度的。他邀游到外层空间奇异领域，对遥远星系、黑洞、夸克、大统一理论、“带味”粒子和“自旋”粒子、反物质、“时间箭头”等问题都作了深入探讨。他着力揭示了当日益膨胀的宇宙崩溃时，时间倒溯引起人们不安的可能性，那时宇宙分裂成 11维空间，一种“没有边界”的宇宙理论可能取代大爆炸理论，霍金自认他一生的贡献是，在经典物理的框架里，证明了黑洞和大爆炸奇点的不可避免性，黑洞越变越大；但在量子物理的框架里，他指出，黑洞国辐射而越变越小，大爆炸的奇点不但被量子效应所抹平，而且整个宇宙正是起始于此。从当今理论物理学的发展来看，霍金的研究已将这门学科从理论观念上推进到一个足够完善的新阶段。使其达到相当完备。
《时间简史》正文共11章，可以分三个主题加以把握。
第一个主题包括第1．2．3．章的内容，主要叙述人类对宇宙图象，时空观念、宇宙演化的基本认识的发展历程。阐明霍金理论产生的基础及立足点，其中第l～2章叙述了从古希腊开始的几千年来人类宇宙观、时空观的发展变化，而第3章着重阐述近半个世纪以来的突破性发展和新成果。揭示现代宇宙学存在的困难和问题，而这正是霍金提出量子引力理论的出发点。
本部分从有关宇宙重大理论——包括所有的疑问、反论以及尚未解决的矛盾出发，将理论物理学的历史沿革中近代以来最重要的突破性成果即爱因斯坦的广义相对论的意义作出了进一步的阐释。同时概述了霍金和彭罗斯在1965～1970年期间在大尺度上研究宇宙取得最重要的成果——关于奇性定理的证明。即如果广义相对论是正确的，则在过去必然存在一个无限密度的状态——大爆炸奇性。它意味着，科学不能预言宇宙是如何启始的。
第二个主题，包括第4、5、6、7、8、9章的主要内容，其中第4、5两章介绍量子力学的基本概念，粒子物理与宇宙的衔接交叉。第6～9章阐述霍金理论的基本内容，包括黑洞概念，黑洞辐射，量子引力效应，“虚”时间、时间箭头等。系统阐明霍金的宇宙观，时空观。霍金在他证明奇性定理的成果基础上，将研究视野转移到量子物理理论，这个有关非常小尺度的理论，获得了对奇性定理证明的极大反省，并因此改变了宇宙开端上一定有奇点的结论，他认为只要考虑了量子效应，奇性则会消失。就有可能预言宇宙是如何启始的。在这里，做出了他毕生最令人吃惊的发现：黑洞不是完全黑的！当人们顾及物质的小尺度行为时，粒子和辐射可以从黑洞漏出来。黑洞正如同一个热体似地发射辐射。这无疑又是一个突破性的发现。因为广义相对论预言过，当大质量恒星耗尽其核燃料时将会向内坍缩。霍金和彭罗斯也证明过，它们会继续坍缩直至达到具有无限密度的奇点。至少对于该恒星以及在它上面的一切，这个奇点即是时间的终点。奇点的引力场之强，甚至光线都不能从围绕它的区域逃逸，它被引力场拉回去，不可能从该处逃逸的区域就叫做黑洞。
霍金对“时间”的精要研究集中在第9章。霍金认为：科学定律并不能区分前进和后退的时间方向。然而至少有三个不同的时间箭头将过去和将来区分开来。它们分别是：（1）热力学箭头，这就是无序度或熵增加的时间方向；（2）心理学箭头，即是我们的感觉时间流逝的方向，在这个时间方向上，我们能记住过去而不是将来；（3）宇宙学箭头，在这个时间方向上，宇宙在膨胀而不是收缩。
霍金通过“时间箭头”的提出和研究，旨在说明宇宙的初始状态和衍生的基本规律，他发现，热力学箭头和宇宙学箭头的一致，才是智慧生命存在的条件，因为智慧生命只能在膨胀相中存在，而收缩相那儿由于没有强的热力学时间箭头，是不适合于智慧生命存在的。由此可见，霍金对时间箭头的研究，既是对宇宙从何开始，又在何地终结问题的回答，更为根本的是在解释作为智慧生命的人类的存在如何可能的问题。因而一部时间简史使我们看到了宇宙的演化规律和人类自身存在的基本理由。这可能是霍金教授将这一本里程碑式的作品定名为《时间简史》的最重要的原因。
第二个主题的研究，为霍金建构一个完整的统一的宇宙学理论体系奠定了基础。使量子力学和广义相对论的有机结合准备了相当的理论前提。
第三个主题，包括第10、11章的基本内容。是霍金对全书的总结，其中第10章阐述物理学的总体目标和发展前景，介绍大统一理论，超强理论。提出了超统一理论的三种可能结局。第11章重申霍金本人的基本思想观念和主要结论。
霍金试图与当代科学家和更为广大的人文工作者共同努力建立一个统一物理的基本框架，即是使广义相对论和量子力学结合的重力量子理论的构建工程，这也是一个智慧的、富有挑战性的任务。
1983年霍金和哈特尔（加利福尼亚大学圣他巴巴拉分校教授）合作提出了一个新理论设想：无论时间还是空间在范围上都是有限的，但是它们没有任何边界。霍金认为像地球的表面，只不过多了两维。地球表面具有有限面积，但是没有任何边界。因为在他的环球旅行中，从未落到世界的边缘外面去。霍金和哈特尔认为：如果这个理论设想是正确的，就不存在奇性，科学定律就处处有效，包括宇宙的开端在内，宇宙启始的方式就完全由科学定律所确定。这也就实现了宇宙如何启始的抱负。至此，霍金说：如果我们确实发现了宇宙的终极理论，这种完整的统一理论将给人类为理解宇宙的智力斗争历史，这一长期的光辉篇章打上一个休止符。然而霍金认为一个完全的、协调的统一理论只是第一步，目标是对发生在我们周围的事情以及我们自身的存在得到完全的理解。
