Работа Стивена Хокинга об испарении черных дыр посредством излучения Хокинга основана на двух фундаментальных физических теориях: квантовой механике – законах поведения частиц на сверхмалых масштабах – и общей теории относительности Эйнштейна.

Черные дыры представляют собой уникальную среду, в пределах которой большую роль играют обе эти шкалы. В норме, когда вы рассматриваете вопросы гравитации и вращение планет по орбитам, вы не испытываете никакой необходимости задумываться о квантовой физике. Точно так же вам не стоит беспокоиться о гравитации, когда вы ищете объяснение тому, как функционируют атомы. С черной дырой все обстоит по-другому. Когда звезду настигает коллапс, неимоверно большое количество вещества спрессовывается в очень малое пространство. Неожиданным образом гравитация начинает играть роль на атомарном уровне.

Общая теория относительности объясняет гравитацию как результат искривления пространства-времени, и если следовать ее законам буквально, то окажется, что черная дыра искривляет пространство-время, превращая его в нечто, получившее название «сингулярность» – бесконечно малую и бесконечно тяжелую точку, в которой понятия пространства и времени перестают существовать. Но что в реальности для этого «нечто» означает быть бесконечно малым и бесконечно тяжелым? И что может сказать квантовая физика о законах на масштабах, меньших атомных?

Физики прекрасно осознавали эти проблемы, поэтому стремились найти способ объединения квантовой физики и общей относительности в общую теорию: некое теоретическое построение типа «одна-шкала-подходящая-для-всех» для объяснения всего во всей Вселенной, начиная от мельчайшей субатомной частицы и заканчивая грандиозными галактическими сверхскоплениями. Эта теория получила название теории всего (ТВ).

Однако поиск такой теории обернулся сплошными разочарованиями. Две теории просто не способны работать согласованно, мирно сочетаясь друг с другом. Они продемонстрировали высшую степень несовместимости, а применение положений одной теории к другой создавало неразрешимые противоречия. Эта ситуация вынудила физиков строить крайние предположения, в том числе и предположения о том, что имеется больше измерений, чем три пространственных и одно временное, к которым мы привыкли.