黑洞到底是什么？黑洞是由广义相对论方程预测的理论实体，是物质，不是虚拟的。当一颗质量足够恒星发生引力坍塌时，黑洞就会形成，其大部分或所有质量被压缩成足够小的空间区域，造成该点的无限时空曲率，该点称之为"奇点"。如此大规模的时空曲率，不允许任何东西、甚至光从事件视界逃脱。

黑洞从未被直接观测过，尽管对黑洞效应的预测与观测结果相符。有一些替代理论，如磁层永久折叠物体（MECO），来解释这些观测，其中大多数避免在黑洞中心的时空奇点，但绝大多数物理学家认为，黑洞的解释是正在发生的最有可能的物理表现。

相对论前的黑洞

在17世纪，有人提出一个超大质量的物体可以吸引光进入它。牛顿光学是光的一个物质理论，把光当作粒子。

约翰·米歇尔在1784年发表了一篇论文，预言半径为太阳半径500倍的物体（但密度相同）在其表面具有光速的逃逸速度，因此是不可见的。然而，随着光波理论的出现，在20世纪，人们逐渐对该理论失去了兴趣。

当在现代物理学中很少被引用时，这些理论实体被称为"暗星"，以区别于真正的黑洞。

相对论的黑洞

在爱因斯坦于1916年出版广义相对论的几个月内，物理学家卡尔·施瓦茨柴尔德提出了一个求解爱因斯坦球质量方程（称为施瓦茨柴尔德度量）的方法，结果出人意料。

表示半径的术语具有令人不安的特征。似乎对于一定的半径，该术语的分母将变为零，这将导致该术语在数学上"爆炸"。此半径称为施瓦茨子半径 Rs，定义为：

Rs = 2 GM/c^ 2

G是引力常数，M是质量，c是光速。

由于施瓦茨柴尔德的作品对理解黑洞至关重要，因此施瓦茨柴尔德这个名字翻译为"黑盾"是一个奇怪的巧合。

黑洞属性

其整个质量M位于Rs内的物体被认为是一个黑洞。事件视界是给Rs的名字，因为从这个半径，黑洞引力的逃逸速度是光速。黑洞通过引力吸引质量，所有这些质量都不能从黑洞中逃脱。

黑洞通常用物体或质量"落入"它来解释。

Y 观察 X 落入黑洞：

Y 观察 X 理想化的时钟减慢，当 X 掉进事件视界中时，时间冻结，Y 观察来自 X 红移的光，在事件视界 处达到无穷大（因此 X 变得不可见 - 然而，不知何故，我们仍然可以看到它们的时钟。）。在理论上，X感知到明显的变化，尽管一旦穿过事件视界，X就不可能从黑洞的引力中逃脱。

黑洞理论的发展

在20世纪20年代，物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡推断，任何质量超过1.44太阳质量（查德拉塞哈尔极限）的恒星都必须在广义相对论下坍塌。物理学家阿瑟·艾丁顿认为，某些质量产可以防止坍塌。以他们的理论方式，两者都是正确。

罗伯特·奥本海默在1939年预言，一颗超大质量的恒星可能会坍塌，从而在自然界中形成一颗"冰冻恒星"，而不仅仅是数学上性质。崩塌似乎会减慢，实际上在跨越事件视界的时间内冻结。恒星发出额光在事件视界处一次严重的红移。

不幸的是，许多物理学家认为这只是施瓦茨柴尔德度量的高度对称性的一个特征，认为在自然界中，这种崩溃实际上不会由于不对称而发生。

直到1967年——在发现事件视界将近50年之后——物理学家斯蒂芬·霍金和罗杰·彭罗斯才表明，黑洞不仅是广义相对论的直接结果，而且无法阻止这种崩溃。脉冲星的发现支持这一理论，不久之后，物理学家约翰·惠勒在1967年12月29日的演讲中为这一现象创造了"黑洞"一词。

随后的工作包括发现霍金辐射，黑洞可以发射辐射。

黑洞推测

黑洞是一个吸引理论家和实验者谁想要挑战的领域。今天，几乎普遍一致认为黑洞存在，尽管它们的确切性质仍然受到质疑。一些人认为，落入黑洞的物质可能会重新出现在宇宙的其他地方，比如通过虫洞。

黑洞理论的一个重要补充是霍金辐射理论，由英国物理学家斯蒂芬·霍金于1974年创立。