黑洞是愛因斯坦廣義相對論預(yù)言的一種現(xiàn)象，愛因斯坦用廣義相對論為黑洞進(jìn)入科學(xué)領(lǐng)域鋪平了道路，而這并不是他真正的意圖
1915年，愛因斯坦發(fā)表了一系列廣義相對論的演講，聲稱空間和時(shí)間是一個(gè)連續(xù)體，可被任何有質(zhì)量的東西扭曲，扭曲的結(jié)果就是引力，即引力是空間和時(shí)間扭曲的結(jié)果，并迫使一切物體，從光到行星，甚至從樹上掉下來的蘋果，沿著彎曲的路徑穿過空間。
當(dāng)愛因斯坦發(fā)展廣義相對論的時(shí)候，花了大約十年的時(shí)間用一種叫張量微積分的數(shù)學(xué)形式近似地解出自己方程的解，即使是最優(yōu)秀的科學(xué)頭腦，也會(huì)對數(shù)學(xué)感到困惑。然而，這一挑戰(zhàn)并沒有阻止愛因斯坦同時(shí)代的一位天文學(xué)家——一位名叫卡爾·史瓦西的理論物理學(xué)家，史瓦西本質(zhì)上是一個(gè)現(xiàn)實(shí)主義者，但他非常擅長處理理論概念，當(dāng)愛因斯坦1915年發(fā)表關(guān)于廣義相對論的文章時(shí)，史瓦西是第一個(gè)認(rèn)識(shí)到它們重要性的人之一。
史瓦西是一位德國愛國者，所以當(dāng)?shù)谝淮问澜绱髴?zhàn)爆發(fā)時(shí)，他把手上的天文學(xué)研究放在了一邊，而選擇了參軍。當(dāng)他讀到愛因斯坦的論文時(shí)正在比利時(shí)、法國和俄羅斯前線參加戰(zhàn)斗。盡管如此，史瓦西還是被廣義相對論的本質(zhì)所吸引，開始為它的方程尋找精確答案。在患了重病被送回家休養(yǎng)兩個(gè)月后，史瓦西終于能夠集中精力完成他的計(jì)算，在1916年去世前不久，史瓦西完成了他的工作，同年晚些時(shí)候出版了：《論愛因斯坦理論中的點(diǎn)質(zhì)量引力場》成為現(xiàn)代相對論研究的支柱之一，史瓦西在其中提出了他對愛因斯坦未解方程的解。
當(dāng)愛因斯坦寫下他的廣義相對論時(shí)發(fā)現(xiàn)了描述引力的新方法，即引力是空間和時(shí)間扭曲的結(jié)果，物質(zhì)和能量存在于時(shí)空背景中，有三個(gè)空間維度和一個(gè)時(shí)間維度，物體的質(zhì)量會(huì)扭曲時(shí)空結(jié)構(gòu)——質(zhì)量越大的物體對時(shí)空影響越大。就像放在蹦床上的保齡球會(huì)拉伸織物，使其產(chǎn)生凹陷，行星和恒星也會(huì)扭曲時(shí)空——這種現(xiàn)象被稱為“短程線效應(yīng)”。因此，圍繞太陽運(yùn)行的行星不會(huì)受到太陽的引力；只是沿著太陽質(zhì)量引起的彎曲時(shí)空變形運(yùn)轉(zhuǎn)。行星從未落入太陽的原因是由于行星的運(yùn)行速度，簡潔地說就是“物質(zhì)告訴時(shí)空如何彎曲，時(shí)空告訴物質(zhì)如何移動(dòng)?！?/p>
史瓦西意識(shí)到物體表面的逃逸速度取決于它的質(zhì)量和半徑。例如，地球的逃逸速度約為每秒11.2公里——這是火箭在離開地球之前必須達(dá)到的速度。但是，如果能使給定質(zhì)量的半徑足夠小，逃逸速度就會(huì)增加，直到達(dá)到光速，即每秒30萬公里，在那時(shí)，物質(zhì)和輻射都無法從物體表面逃逸。此外，原子力或亞原子力無法使物體承受自身的重量。因此，物體坍縮成一個(gè)無限小的點(diǎn)——原來的物體從視野中消失，只留下它的重力來標(biāo)記它的存在。結(jié)果，會(huì)在時(shí)空結(jié)構(gòu)中創(chuàng)造了一個(gè)無底洞，稱為奇點(diǎn)。史瓦西還解釋說，一個(gè)奇點(diǎn)被一個(gè)球形引力邊界所包圍，這個(gè)邊界會(huì)永遠(yuǎn)困住任何進(jìn)去的東西，這個(gè)邊界叫做視界（ event horizon）。史瓦西還提出了一個(gè)公式，可以計(jì)算出視界的大小，這就是史瓦西半徑，是時(shí)空無底洞的邊緣，太陽的史瓦西半徑為3公里，即它的視界就在離它表面三公里的地方，地球的史瓦西半徑是9毫米。
史瓦西的論文中包含了激進(jìn)的預(yù)測，時(shí)空無底洞的想法困擾了許多科學(xué)家包括愛因斯坦，愛因斯坦本人并不相信黑洞的存在，盡管他自己的理論預(yù)言了黑洞的存在，但他強(qiáng)烈反對這一觀點(diǎn)。1939年，愛因斯坦在《數(shù)學(xué)年鑒》上發(fā)表了一篇文章，試圖證明這樣的時(shí)空無底洞是不可能存在的。因?yàn)樗贿`背了人類經(jīng)驗(yàn)——世界是有限的，一切都可以稱重和測量。
1967年美國物理學(xué)家約翰·惠勒將史瓦西提出的”引力完全坍縮的物體“的原始說法進(jìn)行改進(jìn)，將之命名為黑洞。科學(xué)家們大約五十年來都沒有意識(shí)到它在恒星演化中的重要性，直到最近才意識(shí)到它對宇宙發(fā)展的巨大影響?，F(xiàn)代的科學(xué)共識(shí)是——黑洞確實(shí)存在，而且是宇宙最重要的特征之一，天文學(xué)家已經(jīng)能夠以不同方式間接地探測到它們，因此黑洞的存在是毫無疑問的。
