既然宇宙由一次大爆炸产生，那么这个大爆炸的起点是什么？大爆炸之前是什么？广义相对论可以解释大爆炸以后不断膨胀的宇宙，但却不能解释宇宙的开端，即大爆炸时宇宙的状态。在这里，霍金运用了研究小尺度范围内，基本粒子之间相互作用的成功理论——量子力学，将量子力学引入到由相对论负责研究的大尺度引力问题，进而创建了量子引力论，成功的描述了包括宇宙开端的宇宙演化过程。成功地解释了1929年哈勃所发现的正在膨胀的宇宙，并依照其膨胀速度将宇宙推演到它的起始点。这样就产生了今天的宇宙观：时空在大爆炸奇点处开始。
人类对于宇宙的起源一直在探索，随着一个个谜团的解开，人类对宇宙认识在不断深化，宇宙观也随之得到修正。学习、研究、热爱自然科学的人们从中受到的启迪，是分析技术人员“认识工具”的构建的重要途径。
第二，人类探寻自然规律的理性升华
近代自然科学诞生天文学的革命。自然科学发展陆续取得的一系列重大成果，不断深化着人类对自然的认识。
科学家们普遍认为，物理学是自然科学的主干，谈人类对自然规律的重要发现，必须首先提到物理学方面三次大的理论概括和综合：
其一，开普勒发现的行星运动的三大定律（椭圆定律、面积定律、周期定律）；伽利略发现的自由落体定律；牛顿发现的牛顿力学三定律（惯性定律、作用力反作用力定律、加速度定律）和万有引力定律。这些定律构成一个统一的体系，把天上的和地上的物体运动概括在一个理论之中。这是人类认识史上对自然规律的第一次理论性的概括和综合。
其二，奥斯特通过实验证实电与磁的相互作用，创立电磁学；法拉弟总结出电磁感应定律，发现“磁光效应”；麦克斯韦根据库仑定律、安培力公式、电磁感应定律等经验规律，提出电磁场方程，进而推导出电磁场的波动方程，推论出电磁波的传播速度刚好等于光速，并预言光也是一种电磁波。这就把电、磁、光统一起来了，这是继牛顿力学以后又一次对自然规律的理论性概括和综合。
其三，伦琴发现X射线,贝克勒尔发现放射性现象；居里夫妇发现了钋、镭的放射性，并提炼出镭元素；汤姆生发现了电子，使人们的认识得以深入到原子的内部，为量子论的创立奠定基础。与此同时，在对电磁效应和时空关系的研究中相对论产生，将力学和电磁学理论以及时间、空间和物质的运动联系了起来。这是继牛顿力学、麦克斯韦电磁学以后的又一次物理学史上的大综合。量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，是促成20世纪科学技术飞跃发展的理论基础。
进化论是继日心说取代地心说以来人类历史上第二次重大科学突破。19世纪中叶，达尔文创立了生物进化学说，以自然选择为核心，第一次对整个生物界的发生、发展，作出了唯物的、规律性的解释，使生物学发生了一个革命变革。他认为，生物之间存在着生存争斗，适应者生存下来，不适者则被淘汰，这就是自然的选择。生物正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多地进化着、发展着。
化学领域也取得重大发展和突破。1661年，英国化学家波义耳把严密的实验方法引入化学，提出物质组成的元素说，成为近代化学的创始人。德国科学家斯塔尔提出燃素说来解释化学反应。1808年英国化学家道尔顿提出原子学说，合理地解释了当时的一些化学现象和规律，阐明了化学变化是原子间的化合与分解。1869年，俄国化学家门捷列夫在总结前人经验的基础上，找到了物质之间相互变化的内在联系和规律，发现了著名的化学元素周期律，从而预示新元素的发现，指导化学理论和实验等研究工作的进展。1916年德国化学家柯赛尔和美国化学家路易斯创立了经典的电价理论和共价理论。从1927年量子力学应用于化学开始，化学健理论发展很快，已建立起比较完整的体系，成为化学的重要基础理论——现代化学健理论。它将揭示物质的性质和结构之间的本质联系，为研制新材料，探索新能源研究生命现象，模拟生命体内的化学变化等各方面提供充实的理论依据。
随着人类认识自然能力地提高，人类改造和征服自然的能力和欲望也在增强，科学的发展推动技术革命，深刻
地影响着整个物质和精神世界。这也应该成为探究技术人员“认识工具”构建的一个重要领域。
第三，人类追求科学真理的内在思考
17～18世纪，自然科学进入了对自然界进行分门别类的研究和对各种事物进行分析解剖的阶段，它所采用的方法主要是以实验和观察为基础的归纳法和数学演绎法。与自然科学的这种状况相适应，17～18世纪形而上学思维方式在哲学中占主导地位。18世纪中叶以后，康德的星云假说打开了形而上学思维的第一个缺口，“自然科学便走进了理论的领域，而在这里经验的方法就不中用了，在这里只有理性思维才能有所帮助。”理性思维就是对感性材料进行抽象和概括，建立概念，并运用概念进行判断和推理，提出科学假说，进而建立理论或理论体系。19世纪道尔顿的原子论，阿佛加德罗的分子学说，门捷列夫的元素周期律以及康德的星云假说开始都是以假说形式出现的。
18世纪末19世纪初自然科学中的新发现和新成就表明，自然界的现象是辩证地发生的。自然科学的这种状况反映在哲学上，便是从康德到黑格尔的德国古典唯心主义