200多年前，法國(guó)數(shù)學(xué)家拉普拉斯提出了“黑星”的概念：如果有一顆星球的密度和地球一樣，但是半徑卻非常大，這顆星的逃逸速度就會(huì)達(dá)到光速。意思是即使是光也無(wú)法逃脫那顆星的引力束縛，外界不會(huì)看到那顆星，故名黑星。拉普拉斯還根據(jù)萬(wàn)有引力理論計(jì)算出這種黑星的半徑與質(zhì)量之間的關(guān)系。

1915年，愛(ài)因斯坦給出了廣義相對(duì)論，史瓦西根據(jù)廣義相對(duì)論計(jì)算出黑洞這一神秘的天體。黑洞雖然神奇，但很快就被科學(xué)界所接受。黑洞附近有著強(qiáng)大的引力，連光都無(wú)法逃脫，黑洞視界所在處到黑洞中心的距離是史瓦西半徑，史瓦西半徑處的逃逸速度是光速。有物體一旦靠近黑洞，就會(huì)被黑洞無(wú)情地撕碎、吞噬掉。人類不能直接看到黑洞，但如果觀察到恒星等大的天體被看不見(jiàn)的物質(zhì)撕扯、吞噬，就意味著暗中藏著一顆黑洞。人類發(fā)現(xiàn)第一個(gè)黑洞天鵝座X-1時(shí)就是用的這種方法。

目前宇宙中發(fā)現(xiàn)了兩種黑洞，一種是恒星型黑洞，另一種是超大質(zhì)量黑洞。恒星型黑洞是由大質(zhì)量恒星演化生成，大質(zhì)量的恒星在生命的盡頭由于任何力量都無(wú)法對(duì)抗萬(wàn)有引力引起的坍縮，恒星的殘骸最終壓縮到一個(gè)體積無(wú)限小、密度無(wú)限大時(shí)空曲率無(wú)限大的點(diǎn)上，那個(gè)點(diǎn)就是黑洞的奇點(diǎn)。恒星型黑洞有比較完善的理論解釋，恒星型黑洞的質(zhì)量最小要超過(guò)3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，大的一般是幾十個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。根據(jù)恒星的質(zhì)量分布情況可以分析出銀河系中會(huì)有超過(guò)一億顆恒星型黑洞。

超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量介于幾十萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量至幾百億倍太陽(yáng)質(zhì)量之間。這種黑洞一般出現(xiàn)在星系的中心，比如銀河系的中心有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的四百多萬(wàn)倍。第一張黑洞照片的主角M87中央黑洞的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的66億倍。這種超大質(zhì)量的黑洞究竟是如何形成的，目前還不清楚。

黑洞仗著它的強(qiáng)大引力貪婪地吞噬它周圍的物體，有沒(méi)有能夠?qū)⒑诙赐淌傻舻奈矬w？雙黑洞合并是比較壯觀的事件，兩顆恒星型黑洞相撞合并后會(huì)損失數(shù)個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量，并以引力波的形式擴(kuò)散到宇宙中。這算是黑洞相互吞噬。大質(zhì)量的恒星質(zhì)量可以達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的200多倍，這比比常見(jiàn)的恒星型黑洞要大很多，但這樣的恒星無(wú)法吞噬黑洞，因?yàn)楹阈呛涂梢宰龅礁艨諏⒑阈巧系奈镔|(zhì)一點(diǎn)點(diǎn)撕扯下，并吞噬掉。

但是黑洞并不能做到無(wú)法無(wú)天。量子漲落能使空間某個(gè)物質(zhì)出現(xiàn)一對(duì)正反粒子，如果這對(duì)粒子出現(xiàn)在黑洞附近，并且恰好只有反粒子被黑洞吸進(jìn)去，這樣就表現(xiàn)為有一個(gè)粒子從黑洞中逃出去，黑洞的質(zhì)量就會(huì)因此降低。霍金通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)吸進(jìn)反粒子的概率要比單獨(dú)吸進(jìn)粒子的概率高，故黑洞的質(zhì)量會(huì)降低，這就是霍金的黑洞蒸發(fā)理論。只是按照這樣的蒸發(fā)速度，待宇宙消亡時(shí)一個(gè)恒星型黑洞還沒(méi)有蒸發(fā)完。

根據(jù)理論，把任何一個(gè)物體壓縮到其史瓦西半徑以下，物體就會(huì)成為一個(gè)黑洞。有很多理論預(yù)言，宇宙中存在著迷你黑洞，這種黑洞的質(zhì)量很小，按照霍金的黑洞蒸發(fā)理論，這種迷你黑洞的壽命非常短，短到用目前人類的技術(shù)還沒(méi)來(lái)得及測(cè)量它就已經(jīng)蒸發(fā)完畢。加速器能夠?qū)⒘Ｗ蛹铀俚胶芨叩哪芰浚鶕?jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，能量和質(zhì)量存在著當(dāng)量關(guān)系，一個(gè)很高能量的粒子就相當(dāng)于一個(gè)粒子那么大的體積內(nèi)有足夠高的質(zhì)量。將更多的能量集中到粒子的史瓦西半徑以內(nèi)，粒子就成了一個(gè)迷你黑洞。這個(gè)場(chǎng)景是很多物理學(xué)家所向往的。有點(diǎn)遺憾的是在目前最大的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)迷你黑洞，也許是能量不夠高，也許是探測(cè)靈敏度需要提高。

對(duì)撞機(jī)里沒(méi)有發(fā)現(xiàn)迷你黑洞，不過(guò)宇宙射線中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)極高能量的粒子，有的粒子能量要比對(duì)撞機(jī)內(nèi)的粒子能量高出數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，甚至更多。也許宇宙射線中就存在著一些科學(xué)家要尋找的迷你黑洞。這種迷你黑洞是沒(méi)有能力吞下周圍的物體，相反，我們的太陽(yáng)、地球可能已經(jīng)吞下很多這種黑洞，也許你也曾經(jīng)吞下過(guò)這種黑洞。