在廣義相對論發展的早期，人們曾以為視界之內有一個奇點，但現在證明這是錯的。
Anthem For Doomed Youth The Libertines - Anthem For Doomed Youth 
NASA / JPL-加州理工學院
黑洞的視界分兩種
界定黑洞的特征是“視界（horizon）”。視界是黑洞周圍一個只進不出的邊界，所有一切都無法從視界逃離，即使是光也不行。如果這個邊界是永久性的，那就叫“事件視界（event horizon）”。如果只是暫時存在，就叫“表觀視界（apparent horizon）”。但是表觀視界存在的時間仍然可以比當前宇宙的年齡還要長！因此這兩種情況是無法通過觀測加以區分的。
Adam Apollo
相對而言黑洞的體積并不算大
可以把黑洞的視界想像成球體，它的直徑和黑洞的質量存在著直接的比例關系。黑洞吞掉的物質越多，體積和質量就會越大。和恒星這類天體相比，黑洞是比較小的。這是因為黑洞的巨大質量被強大的引力壓縮成了很小的體積。一個質量相當于地球的黑洞，半徑只有幾厘米。與地球的實際半徑要相差100億倍！
黑洞的半徑被稱為“史瓦西半徑”。史瓦西是首個根據愛因斯坦廣義相對論推導出黑洞存在的科學家。
伯明翰圖書館
跨越視界并不一定會被撕碎
跨越視界時，周圍并沒有什么不同。這是根據愛因斯坦等效原理（equivalence principle）所作的推論。該原理認為，在平坦空間中的加速，與在導致空間彎曲的引力場中加速，并不會產生任何可感知的區別。但是遠處的觀察者會發現，跨越視界者接近視界的速度會越來越慢。這是因為黑洞視界附近的時間比遠處要慢得多。他們永遠也看不到前者越過視界的那一刻。
我們跨越視界時會不會被撕碎，取決于黑洞引力場產生的潮汐力。視界上的潮汐力與黑洞質量的平方成反比。這就意味著黑洞越大，它產生的潮汐力就越小。假如黑洞足夠大，我們就可以在毫發無損的情況下跨越視界。
這種能把人拉得細長的潮汐力作用，還有一個正式的物理學術語——“意大利面條化（spaghettification）”。
Ashley Corbion
黑洞內可能并沒有奇點
沒有人知道黑洞里究竟有什么，但是可以肯定并沒有書架！在廣義相對論發展的早期，人們認為黑洞內存在著一個引力無窮大的奇點（singularity），視界內的一切都會墜向奇點。但這實際上是因為，在黑洞內部，廣義相對論已經失效。現在人們一般都認為，只有量子引力理論才能對黑洞內部加以描述。
理論上黑洞有四種不同的類型
我們現在知道，黑洞有四種不同的產生方式。學者們了解得最充分的一種黑洞是由恒星坍縮產生的。足夠大的恒星在燃盡了所有可以用來聚變的燃料后，就會制造出一個黑洞。當聚變產生的壓力停止后，物質會向它自身的引力中心墜落，從而增大其自身的密度。它的密度足夠大后，便沒有什么能夠再克服它產生的引力，黑洞由此產生。這類黑洞名為“太陽質量黑洞”，是最常見的一種。
銀河系中心的超大質量黑洞（人馬座A*）。NASA / 錢德拉X射線天文臺
第二種是“超大質量黑洞”，我們可以在很多星系的中心找到它們。這類黑洞的質量在太陽質量黑洞的十億倍以上。它們的產生原因不明。有人認為它們最初是太陽質量黑洞，后來在擁擠的星系中心吞食了太多的恒星，才逐漸變大。但實際上它們吞食物質的速度比理論估計還要快。這同樣也是個謎。
第三種是有爭議的“原初黑洞”，它們可能是在早期宇宙高密度的波動中產生的。也許它們出現過很多，而且質量各異。但是科學家還不知道該如何在理論中建立一種既能產生這類黑洞，又不至于產生過多這類黑洞的模型。
最后一種黑洞也僅存在于推測中?？茖W家認為大型強子對撞機可以制造出一種質量和希格斯玻色子相當的微型黑洞。它的存在可以證明宇宙中確實存在額外的維度。但是到目前為止，還沒有與這個觀點相符的觀測結果。
銀河中心恒星群圍繞質心的高速運動。KECK / UCLA銀河中心恒星群 / Andrea Ghez等
科學家正在計劃觀測黑洞的光球
人們已經獲得了大量證據，表明有一些質量很大而且不發光的致密天體存在。這些天體能通過引力，對其它恒星或氣體云的運動產生影響。它們也會產生引力透鏡現象。人們也已經獲知，這些天體不存在硬質的表面。這是因為如果這些天體有硬質的表面，那么當物質墜落到這些天體上時，釋放出的粒子輻射量會比落入黑洞的視界高得多。科學家還打算實施“視界望遠鏡”計劃，對黑洞的另一特征進行識別——觀測它們的光球（photosphere）。黑洞光球是一種極端的引力透鏡現象。
P. Marenfeld / NOAO / AURA / NSF
黑洞越大其本身的輻射溫度越低
黑洞輻射是一種量子效應。要注意的是，這是物質的量子效應，而非引力的量子效應。坍縮黑洞的動態時空會改變人們對粒子的看法。就像黑洞能夠扭曲鄰近時間的流逝方式一樣，人們對粒子的看法，也會因觀察角度的不同而發生變化。具體來說，當觀察者墜入黑洞時，會認為他墜入的是真空；遠處的觀察者則會認為那并非真空，而是充滿了粒子。這種效應是時空本身的拉伸造成的。
這種輻射是史蒂芬·霍金首次發現的，因而被稱為“霍金輻射”?；艚疠椛涞臏囟扰c黑洞的質量成反比：黑洞越小，溫度越高。對于恒星級和超大質量黑洞來說，霍金輻射的溫度遠低于宇宙微波背景的溫度，因此無法被觀測到。
MIT
是黑洞的蒸發和量子力學間的矛盾產生了所謂的“黑洞信息丟失悖論”
信息丟失悖論是由霍金輻射引發的?；艚疠椛涫且环N純熱學輻射，因此它是無序、隨機的，僅有的就是溫度。這種輻射不包含任何與黑洞的形成有關的信息。但是黑洞會因為輻射而丟失質量并縮小，最終會完全轉變成無序的輻射，遺留下的輻射量只與黑洞的質量有關，而與形成黑洞的物質細節無關，與有什么墜入過黑洞無關。因此，假如我們只知道黑洞的最終蒸發階段，就無法知道當初是什么形成了黑洞。這是一種被稱為“不可逆”的過程——麻煩在于，在量子力學中，不允許這樣的過程存在。
所以，黑洞的蒸發和我們所知的量子力學產生了不一致。大部分物理學家相信，解決方案可能在于霍金輻射本身會以某種方式把信息保留下來。
中子星（左）和黑洞（右）。Dana Berry / NASA
Sabine Hossenfelder 文 / 老孫 譯
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