“黑洞”這個詞是不久前才出現的。美國物理學家約翰·惠勒（JohnWheeler）為了形象描述這種神奇的天體，於1967年創造了這個頗具神秘色彩的術語。惠勒把黑洞比作《艾麗絲漫遊奇境記》中的壞女人，她隻在臨死前露出一絲微笑。“引力微笑”是恒星坍縮成黑洞或被另一個黑洞吞沒時的惟一跡象。正是在引力微笑的指引下，我們得以在神奇的宇宙中去發現黑洞這個貪婪的掠奪者。黑洞為我們解答許多科學難題提供了線索，引導我們在沒有邊界、超越了時空概念的無數宇間遨遊。
3．黑洞原來是恒星
實際上，黑洞要領的提出已經有200多年了。1783年，英國人約翰·米歇爾（JohnMichell）第一個提出存在質量足夠大足夠緊密的恒星——它的引力是如此強大，以致連光線都不能逃逸。幾年後，法國科學家皮埃爾-西蒙·德·拉普拉斯（Pierr-SimondeLaplace）也在他的《世界係統》一書中提出了和米歇爾類似的觀點，但非常有趣的是，此書的第三版和以後的版本中再也不提此事了，或許他覺得這個想法過於荒誕了。在一個多世紀以後，德國的天文學家卡爾·施瓦西（KarlSchwarzschild）於1916年求解出了愛因斯坦廣義相對論議程的第一個嚴格解。這個解預示可能存在一類巨大天體，這就是60年代後人們所稱的“黑洞”。第一次“看到”黑洞是在1971年，那時通過1970年12月12日美國發射的小型天文衛星“自由號”（Uhuru），發現了一個來自天鵝座區域的很強的X射線脈衝源，它被命名為天鵝座X-1，這是第一個被具體確認的黑洞。從那以後，黑洞變成了天體物理學的熱門課題。今天，我們對黑洞的形成過程已有很多了解，簡單地說，黑洞是質量巨大的恒星在超新星爆發後坍縮（即自身極強烈的收縮）而成的。我們可以把黑洞想像成一個巨大的“磨碎機”，它把吸進的物質磨碎。它的中心被稱為“磨碎點”，也就是所謖的“奇點”。在此“奇點”，科學定律和我們預測未來的能力都失效了。黑洞的邊界被稱為“視界”，這是一個有去無回的界麵，隻要跨過這一界麵就落入了黑洞的內部。不過假設有人不幸掉進去的話，他首先看到的是被黑洞捕獲的光線，而且這些光線呈螺旋狀進入引力旋渦。
4．假如你跳進黑洞
最神秘的宇宙之謎
如果有兩艘宇宙飛船在空間一前一後駛向一個旋轉的黑洞，第一艘飛船準備勇敢的犧牲自己，而你在第二艘飛船觀察它的“表演”，你將會看到怎樣的情景呢？設想在第一艘飛船上的是一位“智能”機器人，在接近視界，即達到有去無回點的黑洞邊界時，機器人宇航員走出飛船去迎接死亡。他將被黑洞最近部位極強的引力吸引碎成兩半，然後在剛接近時空突然消失的奇點（黑洞中心）時就毫無察覺地被吞沒了，飛船也在被吞沒前被強大的引力撕得粉碎。這個引力有多大呢？對一個質量與太陽相當的黑洞而言，一個2米高的人在通過它的視界時必須承受相當於地球表麵10億倍的重力加速度。為了不落入黑洞，你必須借助足夠大的發動機的推力將飛船停靠在安全距離內或圍繞黑洞飛行。在你看來，準備犧牲的飛船似乎用了無窮盡的時間接近黑洞，而且飛船的速度越來越慢，同時改變了顏色，但在你能夠看到飛船處於靜止之前，飛船就從眼中消失了。之所以產生這種現象，是因為根據相對論，時間的流逝取決於觀察者的速度。
這次黑洞之旅我們看到，一個旋轉的黑洞就像一個旋轉的中間有孔的圓盤。它有兩層界麵，裏麵的一層即為視界，外麵的一層則被稱為“靜止界限”或無限紅移麵。在這兩個界麵之間的是一個特殊的區域，稱為“能層”。在靜止界限上，時間被“凍結”，輻射被無限的紅移，飛船停留在一個固定點上，飛船上的機器人宇航員看到的星空將不再變化，而黑洞則在他的腳下急速旋轉。如果越過靜止界限，進入能層，飛船將被拖入旋轉的運動。
能層有一個令人驚奇的特性，正如英國數學家羅傑·彭羅塞（RogerPenrose）指出的那樣，進入其中的物體的能量可以變成負值。我們不妨將這個物體想像成一個負有能量債務的人，當黑洞俘獲這人物體時，黑洞的能量不是增多而是減少了，因為黑洞必須“償還”它的獵特欠下的能量債務。
5．神奇的黑洞之旅
假如有魔法使一個宇航員能乘飛船安然無恙地鑽到黑洞內部，那他就會給我們講述許多驚人的事。由於場麵是一個旋轉著的黑洞，那他講述的就可能是經過能層的情景，在那個區域中的一切運動都按黑洞旋轉方向轉動。鑽到這個地區後，飛船也可能會不停地上下升降，從這個區域進進出出。當然這要有足夠的燃料。
如果我們倔強的宇航員決心再往前走，一直鑽到被稱為視界的第二個界麵，他會發現，在某些條件下，由於極強的離心力，飛船會留在那裏永遠旋轉而不再下沉，但也沒有出來的可能性。這一情形類似露天遊樂場轉動的大圓筒，它把人擠壓在筒壁上，隻要圓筒一直旋轉人就無法移動。
黑洞本身就是一個神秘的物體，它像一台失控的計算機，可以吞下任何信息同時又能把掉進去的任何東西的內容毀壞。我們能收集到的有關黑洞的物理特性隻有三個，即質量、角動量和電荷。其餘則是一堆無用的信息，它們對弄清黑洞內部的物質特性毫於幫助。在奇點，即黑洞中心密度無限大的點上，愛因斯坦的廣義相對論和由此而推導的時空定律將全部失效，不再具有“公民”的權利。
但是偉大的黑洞理論家、英國天體物理學家史蒂芬·霍金（StephenHawking）以巧妙的脫身之計在視界找到了關於黑洞胃口的寶貴信息。黑洞吸進的物質越多就越增加它的質量，越擴大它的視界。這是一個如此快速的能量交換場麵，連大自然都難以察覺。
和不轉動的施瓦西黑洞相比，轉動的克爾黑洞的內部結構要複雜得多。它的奇點是一個平躺在赤道麵上的圓環，而不再是一個點。如果宇航員穿過這個環就到達對麵的區域，那裏有一個白洞，它像一個彈射器，能把宇航員立即“發射”到有待發現的外部世界，即另一個宇宙中。另外，在克爾黑洞的真實視界以內還有著第二個視界（內視界）。這個球形麵包圍並“保護”著圓環狀的奇點，內、外視界間的區域不受奇異性的影響（指從奇異環發出的信號不可能逃出內視界）。隨著黑洞角動量的增大，內視界膨脹而外視界收縮，二者趨於重合。