当年在拿破仑身边，曾有三位不凡的数学家，最著名的就是被誉为“法国的牛顿”的拉普拉斯。拉普拉斯出身于贫苦农民之家，但才华横溢，终于成为著名的学术权威，后来还被封为伯爵。他在数学、力学、天文学上都有重大的建树。在47岁那年，他提出了著名的太阳系起源星云说，使拿破仑大为折服。传说拿破仑在读了他那洋洋大观的巨著后问道：“先生，你写了这样一大本著作，但我却看不到哪儿提到万能的主，世界体系的创造者，能告诉我这是什么原因吗？”拉普拉斯对此回答得十分干脆：“陛下，我用不着那个假设！”两年之后，即1798年，他又提出了一个令人吃惊的观点：“宇宙中最明亮的天体，可能对我们来说是看不见的。”他举了一个例子，一个直径比太阳大250倍、而密度与地球相当的大质量恒星，由于它本身产生的强大的万有引力，会把它发出的光也“拉回来”，这样，人们当然无法看见它了。
在拉普拉斯时代，牛顿力学风靡一时，所以他是从牛顿力学的概念出发提出存在“黑天体”问题的；而现代的“黑洞”概念，却完全是从爱因斯坦广义相对论所推导的必然结论：一个核反应完全停止的星体，无力顶住万有引力而坍缩。当原子被压破时，就会变成密度达109～1012/米2的白矮星；而恒星质量较大时，则还会敲开原子核变成挤成一团、密度更大百万倍的中子星；如果坍缩的恒星大于3M⊙，则坍缩还会进行下去，所有物质无可避免地、永远坍缩下去，3M⊙以上的质量将集中在一个没有大小的“奇点”上。不同质量黑洞的引力半径黑洞内部黑洞是光的牢笼。因为它的引力太强，什么东西进入也无法逃离。不过，它还有更奇怪的现象：黑洞引力扭曲了空间和时间，物理学定律在黑洞失去了意义。没有人可以看到黑洞的内部。但数学家却可以运用爱因斯坦的引力理论——广义相对论对黑洞进行探索。计算表明在黑洞边缘有些奇特现象，内部深处也有。物质塌陷成一个奇点——一个无穷大密度却非常小的点。计算结果表明黑洞可能是通向其他宇宙的大门。
黑洞中的一切物质都不可能跑出洞外，正如“孙悟空跳不出如来佛的手心”一样。在黑洞外面看，它是绝对的黑，又是深不可测、永远填不满的无底洞。从名字来看，恐怕再也找不到比黑洞更贴切的词汇了。通俗地说来，普通天体与黑洞间的区别在于是否小于引力半径。当年拉普拉斯正是用牛顿定律推出：rg=2GMC2，其中G为万有引力常数，M是天体的质量，C为光速，因G和C都是已知的常数，于是rg≈1.48×10－27M。所以对于不同质量的黑洞，不难从这式子求得引力半径。笔者以几种代表性的天体质量计黑洞宇宙中最神秘的物体，命名它为黑洞非常贴切——不发射可见光。然而，多数黑洞是宇宙中最明亮的物体的结束状态。黑洞是变为超新星的巨星爆发后保留下来的超压缩的核，它的引力如此强大，甚至光也不能从它那儿逃逸。之所以被称之为黑洞，不仅仅由于它的不可见的特性，更由干它能吞噬所有靠近它的物体。克服宇宙的茫茫黑暗，探索黑洞是一个巨大的挑战，可是天文学家们现在相信它们确实存在。
虫孔科学家们曾一度认为旋转的黑洞提供了一个通往宇宙另一部分或另一个宇宙的通道，在此宇宙中，黑洞特大却几乎没有“通心粉反应”。但是，进一步的计算结果表明，黑洞所形成的通道，是不稳定的。要想拥有这种通道最好是建造一个人工黑洞，称作虫孔，外壁由一些反引力物质组成。
引力井根据阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论，引力不真正是物体之间的作用力，它是空间本身的一种失真。这是想象黑洞周围引力作用的最好的方法。爱因斯坦把空间看成一个橡胶平面，如果放一个重物，如把一个球放在平面上它就会出现一个凹陷。同样太阳也扭曲周围的空间形成一个引力井，它的行星的轨道就是引力井上的曲线。密度越大的恒星，它的引力井就越深，当然边缘也越陡峭。
算得到了上面的表。对恒星质量以下的黑洞，引力半径的值很小。例如，如果一个黑洞的质量为60万亿亿吨（相当于地球质量），其引力半径只有8.9毫米，仅相当于一颗小小的豌豆。或者说，如果有朝一日，太阳的半径猛然收缩到3千米以下，那它也将变得“一团漆黑”，即使放到你眼前也无法看见它。用这种方法还可估计出，一个像电子那么大小的微黑洞，也将重如山岳，达1012千克，即10亿吨！
黑洞是个无底洞
“黑洞”是宇宙中最不可思议的天体，也是最奇特的“怪物”，不管在变成黑洞前它是什么天体，是正常的主序星，还是特殊的变星，或者是星云、新星、星团……只要一旦变成“黑洞”，就会不分彼此了。
黑洞与黑洞之间的区别只有三点：质量、角动量和电荷，所以天文学家诙谐地称之为“黑洞三毛定理”。除此之外，什么半径、密度、温度、化学组成，磁场……对于黑洞都失去了通常的意义。
黑洞的半径也与通常意义有所不同，取而代之的是它的“视界”。它的视界内外是截然不同的两个“天地”。在视界之外，似乎并无什么特异之处，物体还可自由往来及运动（只是会受到它强大的引力作用），而且它们的运动仍服从牛顿定律；但若物体一旦越过视界进入黑洞内部，它就再也没有“重见天日”之时，它们将永远向黑洞“中心”（称奇点）坠下去，而且不管什么物质，有生命无生命的，到了黑洞内都变成清一色没有体积的东西。如果用科学术语讲，从外面看来（只是理论上的“看”），黑洞内部的时间、空间都倒置了：时间已经“凝固”不再流逝，但空间却在不断地伸长出去，永不返回，所以向奇点以光速下落的物体也是永远不停地向奇点奔去，但却永远达不到在流逝的奇点上……
小黑洞一些天文学家认为小黑洞是由于宇宙大爆炸产生的无限力形成的。它的体积虽然只有几个原子那么大，但质量却有几十亿吨。
这有些像“天方夜谭”。爱因斯坦的相对论告诉我们，高速运动着的物体会改变时空性质，简单地说来，即是时间变慢，距离变短，质量增大。不少科幻小说写到作宇航飞行回来的父亲依然精力旺盛，充满青春的活力，而去欢迎他归来的儿子却已老态龙钟了，就是以此为科学依据的。因为当宇宙飞船的速度接近于光速时，从地球上看来，飞船内的时间会变得很慢，钟摆慢了，人的新陈代谢也慢了（飞船中的宇航员仍觉得一切正常）。若要问慢多少，有个不太复杂的公式可以计算：
t=t01-（VC）2
如果飞船的速度为0.9C（即27万千米/秒），那么若地球上过去了的时间to＝1年，在飞船上的时间只相当于159天；如果飞船速度达到0.99C（29.7万千米／秒），则地球上过一年，飞船上只51天。显然当达到光速时V＝C，则不管to多大，t＝0，也即时间不再流逝了！黑洞内的情况也可以这样类比……
当然，至今谁也没有见过黑洞，即使将来谁来到了黑洞附近（那是很危险的，黑洞的强大引力会把你永恒地摄入黑洞内），也仍然难以探明黑洞内部的真实情况。所以它仍是“怪物”，以致常常被一些人“请’出来帮助解释目前无法说明的自然现象。
黑洞的种种奇特性质常是科幻小说的最好题材：探险者、科学家在星际旅行中与此怪物不期而遇，他们被它强大的引力羁绊，苦苦不得脱身，渐渐向黑洞的“血盆大口”落去。在千钧一发之际，他们发挥了集体的智慧，用最后一点动力装置巧妙地摆脱了困境……
尽管科学家们对黑洞进行了广泛的研究，甚至还有专门的“黑洞物理学”，尽管小说家把它写得出神入化、栩栩如生，但在20世纪60年代前，不少人仍宁愿信其无，不愿信其有，宇宙中哪会有这样的怪物呢？但是20世纪60年代的四大发现，人们发现了过去难以想象的脉冲星、星际有机分子和类星体，20世纪70年代又冒出了SS433，真是大千世界，无奇不有，为什么唯独黑洞不能存在呢？
不同质量黑洞的“密度”天差地别
再说，有的还是出于一种误解。例如不少人总以为白矮星的密度远不及中子星，中子星更不如黑洞，所以黑洞是最密的天体。岂不知这种结论只对了一半。对于质量小的黑洞，确是那样，然而对于大质量的黑洞却未必如此。不信可以用笔算一下。
黑洞的构造所有的黑洞基本结构相同，中心的奇点部分被一个不可见的边界围着，我们称它为“视界”，没有东西可以从里面逃出来。视界的尺码叫史瓦西半径，它的名字得自于一个认识到它重要性的物理学家。旋转的黑洞就更复杂了，它有一个能层（一个像宇宙旋涡的区域，里面还有一个内部视界，它的奇点的形状像个戒指。）
我们不妨把引力半径姑且当作黑洞半径，并把黑洞看做球形。从质量和半径可算出其密度P=3M47π3g并可得到下面的表。从表中可看出，随着质量M的增大，黑洞的平均密度以M2的规律减小，即M增大10倍，平均密度P将缩小100倍。于是不难算出，当一个巨大的黑洞质量为2×1038千克（相当于太阳质量的1亿倍）时，它的平均密度为1.83×103千克／米3，与水的密度1000千克／米3相差无几了。不要奇怪，由于它的质量是如此巨大，所以它的引力仍可足以把光禁锢在半径为近3亿千米的球内，使3亿千米以外的人一点也见不到它的光。从下表还可看出，一个质量大致与银河系相当的黑洞，其“密度”比空气还稀1000倍！因此，即使十分平常的物体也有成为黑洞的资格，甚至有人认为，我们宇宙本身就是一个大黑洞。
黑洞在哪里？一般认为在双星中寻找方便，且公认在天鹅X-1中极可能隐藏着一个质量为5.5M⊙。的黑洞。此外还有天蝎X-1、圆规X-1、天鹅V404、狐狸QZ、天坛V841、天鹅VB43等，都是极佳的“黑洞候选人”。
“哈勃”太空望远镜上天后，又陆续发现了许多大质量黑洞的迹象，如在M87和室女星系的中心都发现了一些“决定性证据”。
1997年8月，德、美两个科研小组不约而同在23届国际天文学会议上提出了几乎相同的报告：通过连续多年的观测和研究，他们都得到结论：在银河系中心不到1光年的距离上，存在一个质量达250万M⊙的大黑洞！
