黑洞物理
物理学中的黑洞理论
物理学中的黑洞理论物理学是一门探索宇宙奥秘的科学学科，而黑洞作为其中最为神秘的存在之一，一直是天文学家和物理学家们关注的焦点。
黑洞理论，作为物理学中的一个重要分支，引发了长期的探索和研究。
本文将介绍黑洞的定义、形成和性质，并探讨一些重要的黑洞理论及相关实证。
一、黑洞的定义和形成黑洞是一种极为致密的天体，其吸引力极强，甚至连光都无法逃逸。
根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞是由质量极大的恒星坍缩而成的。
当质量足够大的恒星耗尽燃料，核聚变停止时，重力将克服核强力的作用，使恒星坍缩为一个极小且密度极高的天体，形成黑洞。
二、黑洞的性质1. 黑洞的事件视界黑洞的最外层，称为事件视界，是一种虚幻的表面，分离了黑洞内部和外部的空间。
若一个物体进入事件视界，将无法逃离黑洞的吸引力。
2. 黑洞的质量和自转黑洞的质量对吸引力的强度产生影响。
质量越大，吸引力越强。
此外，黑洞还有一个自转速度，这是来源于恒星坍缩时角动量守恒的结果。
3. 黑洞的奇点和引力奇点当恒星坍缩为黑洞时，质点将集中到一个无限小的点上，形成奇点。
奇点处的质量和空间曲率趋于无穷大，其中的物理定律失去了意义，称为引力奇点。
三、重要的黑洞理论1. 霍金辐射理论霍金辐射理论由物理学家斯蒂芬·霍金提出，他认为黑洞会以低热辐射的形式释放能量，最终引发黑洞的蒸发。
这一理论为黑洞研究带来了新的思路和方向。
2. 弦理论与黑洞熵弦理论是一种寻求描述宇宙最基本粒子和物理规律的理论，它为黑洞的熵提供了新的解释。
根据弦理论，黑洞的熵与其表面的信息有关，即黑洞吸收了大量的信息并储存在事件视界上。
3. 引力波和黑洞合并引力波是爱因斯坦广义相对论的预言之一。
通过引力波的探测，科学家们获得了黑洞合并的证据。
这些合并事件证实了黑洞的存在，并深化了我们对黑洞形成和进化的理解。
四、黑洞理论的实证1. 2019年拍摄到的黑洞影像在2019年，科学家们通过黑洞事件视界望远镜（EHT）拍摄到了首张黑洞影像，这是对黑洞理论的重大验证。
九年级物理黑洞知识点
九年级物理黑洞知识点黑洞是宇宙中一种极其神秘的天体。
在我们的九年级物理学习中，了解和掌握黑洞的相关知识点对于我们深入理解宇宙的奥秘至关重要。
本文将为大家介绍九年级物理黑洞的知识点。
一、什么是黑洞？黑洞是指由质量极大、体积极小的天体。
在巨大的重力力场下，黑洞的引力极强，甚至连光都无法逃脱。
因此，黑洞表面被称为事件视界，是无法被观测到的。
二、黑洞形成的过程黑洞的形成一般有两种途径。
首先是超大质量恒星坍缩形成的黑洞。
当一颗质量很大的恒星耗尽了核燃料时，它会发生坍缩。
当核聚变终止后，没有了核力的平衡，重力将会压缩恒星的物质，形成黑洞。
其次是两颗致密天体碰撞后形成的黑洞。
三、黑洞的特性黑洞具有以下几个特点：1. 强大的引力：黑洞的质量非常庞大，因此引力也非常强大。
它可以把靠近它的一切物质都吸引进去，甚至连光也无法逃脱。
2. 不透光性：黑洞因为无法释放光，所以我们无法从外部观测到黑洞，也无法看见黑洞的真实形态。
3. 高度扭曲的时空结构：黑洞附近的时空结构会出现极大的扭曲，这被称为时空弯曲。
四、关于黑洞的应用黑洞虽然是宇宙中最神秘的天体之一，但科学家们已经开始研究黑洞的应用。
以下是一些目前已知的黑洞应用：1. 宇宙观测研究：通过观测黑洞周围的物质运动以及辐射，科学家们可以研究宇宙的形成和演化。
2. 引力波探测：黑洞碰撞或合并时会产生引力波，通过探测引力波，科学家们可以进一步验证黑洞的存在以及研究宇宙的结构。
3. 能源开发：有科学家提出通过黑洞的引力能量来进行能源开发，但目前还处于理论探索阶段。
五、对黑洞的进一步研究尽管我们对黑洞已有了一些基本的认识，但仍有许多未解之谜需要进一步研究。
未来，科学家们希望能够解开以下几个问题：1. 黑洞内部结构：我们对黑洞内部的物质结构和奇点的特性还知之甚少。
2. 黑洞与宇宙演化的关系：黑洞如何影响宇宙的演化，这是一个重要的问题。
3. 黑洞与量子力学的统一：如何将黑洞与量子力学统一起来，仍然是一个挑战。
物理学中关于黑洞相关理论研究
物理学中关于黑洞相关理论研究一、黑洞的定义与分类黑洞是宇宙中最神秘、最奇特、最难以理解的天体，它被认为是一种密度极大、引力极强的天体，一旦物质进入它的引力范围内，就无法再逃离这个恒星坍缩而成的天体。
依据黑洞的质量、自转和电荷，科学家将黑洞分为三类：质量黑洞（无自转、不带电）、自转黑洞（有自转，无电荷）、极端黑洞（有自转，极大电荷）。
二、黑洞的形成原因黑洞的形成恒星坍缩学说是最被广泛接受的理论，在恒星演化的末期，当恒星内核不再产生热能时，没有热压力支撑的外层物质将不断坍缩，当其密度足够大时，就会形成黑洞。
此外，反物质黑洞和原初黑洞也是形成黑洞的两个可能性较小的理论。
三、黑洞的性质黑洞的引力极度强大，以至于它可以扭曲周围的时空结构。
在黑洞的事件视界范围内，速度甚至快到超过光速，因此物体无法逃离这个范围。
此外，在黑洞的割线面上，所有物质都被压缩到一个无限小的点上，称为奇点，这是目前物理学尚无法解释的现象。
黑洞还具有爆发、吸积物质与射线等性质，因此也被用于研究天体物理学、宇宙学和引力理论等领域。
四、黑洞的诞生史黑洞是科学家们长期探索的对象，1967年物理学家John Wheeler提出了黑洞的术语，并在20世纪60年代晚期开始积极研究黑洞的物理性质。
1971年，美国科学家莱丽·卡维拉克和John Wheeler提出了著名的黑洞第一定律，揭示了它与热力学定律的相似性。
此后，对黑洞的研究迅速展开，人类逐渐掌握了黑洞的基本性质和内部构造。
五、黑洞研究领域黑洞的研究涉及广泛，主要包括天体物理学、天文学、宇宙学、引力物理学等领域。
同时还会涉及到工程和技术领域，例如通过重力波探测器等技术手段探索更远距离的宇宙，以及构建高性能计算机等。
六、未来的黑洞研究未来黑洞的研究将继续探索黑洞的奥秘，包括如何形成黑洞，黑洞是如何与邻近的恒星相互作用等。
同时，科学家还将继续研究黑洞对周围环境的影响，以及一些黑洞特性的物理学解释。
黑洞的三个物理量
黑洞的三个物理量
“黑洞，宇宙中最神秘的存在之一。
”咱就先从一个超酷的事儿说起哈。
想象一下，有个超级大的黑洞，就像一个宇宙大怪兽，啥都能吸进去。
那黑洞到底有啥神秘的物理量呢？首先说说质量。
黑洞的质量那可不得了，就像一个超级大秤砣，决定着它在宇宙中的影响力。
质量大的黑洞，引力就超强，周围的天体都得围着它转。
要是质量小一点呢，可能就没那么威风啦。
咱可以把黑洞的质量想象成一个大力士，力气越大，能吸引的东西就越多。
然后是电荷。
黑洞也可以带电荷哦。
不过这电荷可不是随便带的，它会影响黑洞的行为。
如果黑洞带正电荷，可能会吸引带负电荷的东西；要是带负电荷呢，就会吸引正电荷的物体。
就好像磁铁一样，同性相斥，异性相吸。
但黑洞的电荷可不是那么容易被发现的，得通过一些超级复杂的方法才能探测到。
最后是角动量。
这个就更有意思啦。
黑洞要是有角动量，就会像个旋转的陀螺。
而且角动量还会影响黑洞周围的时空结构。
比如说，一个旋转的黑洞会把周围的时空扭曲得更厉害。
想象一下，就像把一块布拧成麻花一样。
黑洞的这三个物理量，质量、电荷和角动量，决定了黑洞的各种特性。
它们就像黑洞的身份证，让我们可以更好地了解这个神秘的宇宙怪兽。
总之，黑洞的这三个物理量超级重要，它们让我们对宇宙的认识更加深入。
原创声明：创作不易，请体谅，谢谢!。
九年级物理黑洞知识点总结
九年级物理黑洞知识点总结在九年级物理的学习过程中，我们接触到了许多有趣的概念和知识点。
其中，黑洞无疑是一个充满神秘色彩的话题。
黑洞，这个被称为宇宙中最强大的引力“吞噬者”，让人类对宇宙的奥秘产生了更多的想象和探索欲望。
在这篇文章中，我们将对黑洞的基本概念、形成原因以及影响等方面进行总结和探讨。
黑洞，顾名思义，是一种无法发出或反射光线的天体。
它的引力极其强大，甚至连光也无法逃逸。
这种巨大引力是由质量集中在一个非常小的区域内所造成的。
据目前的理论认为，黑洞主要有两种类型——恒星黑洞和超大质量黑洞。
恒星黑洞，顾名思义，是由恒星坍塌而形成的黑洞。
当一个质量很大的恒星用尽了核燃料并耗尽能量时，就会发生坍缩，形成一个超高密度的物体。
恒星黑洞的形成原因是一颗恒星被自身的引力压缩到一定程度，直至无法继续抵抗引力，导致毁灭性的坍塌。
超大质量黑洞则是宇宙中质量和体积更大的黑洞。
它们通常位于星系的中心，被认为与星系的形成和演化密切相关。
超大质量黑洞的质量通常是数百万到数十亿倍的太阳质量，甚至更高。
这些黑洞的形成机制尚不完全清楚，但有一种理论认为它们是由早期宇宙中的原始物质聚集而成。
黑洞所具有的引力场是如此之大，以至于一旦物体接近黑洞，就很难再逃脱。
这一现象被称为黑洞的“事件视界”。
黑洞的引力场是如此强大，甚至连光也无法逃脱。
这也是黑洞形成原因的一种体现：被黑洞引力俘获的物质被迅速吸入黑洞内部，形成一个无法逃离的“陷阱”。
在物理学中，黑洞对宇宙的影响是巨大而广泛的。
我们可以通过观测到黑洞的影响来了解宇宙的演化和结构。
例如，通过观察黑洞附近的星系，我们可以研究黑洞对星系演化的影响；通过研究黑洞的引力作用，我们可以了解宇宙中射线和物质的运动规律。
因此，黑洞不仅仅是宇宙中的奇特现象，更是我们揭示宇宙规律的重要工具。
然而，由于黑洞具有诸多的神秘性和未解之谜，科学家们对黑洞的研究仍然存在许多问题和挑战。
例如，我们仍然无法完全解释黑洞中心的奇异性，即“奇点”。
物理学中的黑洞现象研究
物理学中的黑洞现象研究黑洞是天体物理学研究中一个极为特殊而神秘的物体，它的存在及特性也一直是物理学家们感兴趣的课题。
黑洞是一种密度很大、引力极强且光线无法逃离其引力场的天体，因此得名为“黑洞”。
本文将针对物理学中的黑洞现象进行探究和研究。
1.黑洞的定义黑洞是一种由特殊天体坍塌而成的天体，其表面引力场强度极大，甚至连光线也无法逃离，天体内部密度也非常高。
黑洞的定义按照最终的形式分为三类：微型黑洞、恒星黑洞和超大质量黑洞。
微型黑洞质量只有10^-9公斤，恒星黑洞质量在1-100倍太阳质量之间，超大质量黑洞质量高达数十亿范围。
2.黑洞的发现1964年，Hawking和Penrose针对爱因斯坦的广义相对论理论进行推导，揭示出了黑洞的基本概念和形态。
此后，通过多年累积的天文学观测数据及理论物理学研究，科学家们得以进一步确认黑洞的存在。
2001年，美国国家科学基金会的拉涅利山射电天文台首次直接探测到了黑洞的辐射信号。
这个突破事件，代表了黑洞研究的离子实验阶段。
在日后的黑洞研究领域，更多的天文望远镜及科学家的投入致使该领域获得了飞速发展和极为深入的研究。
3.黑洞的特性黑洞的特性可从引力、质量、角动量和电荷四个方面进行描述。
首先，黑洞是一种拥有极强引力的天体，其重力场极强，即使一束光线也不能逃逸。
其次，黑洞的质量和体积也呈正相关关系，黑洞的质量越大则体积越大，反之亦然。
第三，黑洞的角动量是描述其自转速率的重要物理量，亦是描述黑洞物态状态的基础特征。
最后，黑洞带电量与它的质量成正比，但它的电磁辐射量很微弱。
4.黑洞的物理本质黑洞的物理本质主要解释为由于过大的引力将质量排除到外面，使黑洞内部成为一个密闭的空间。
在这个过程中，引力会弯曲时空，使时间和空间失去意义，因此黑洞被称为“时间和空间的终点”。
除此之外，宇宙学中的黑洞和宇宙暗物质有关。
由于黑洞质量测量手段的有限性，观测到的物质组成中可能潜藏着黑洞，也可能涉及到黑洞吞噬物质的过程中所释放出来的效应。
黑洞的物理性质分析
黑洞的物理性质分析黑洞是宇宙中最神秘的天体之一。
它是由巨大恒量的物质塌缩形成的，具有强大的引力，以至于连光都无法逃脱它的吞噬。
虽然我们不能直接观测到黑洞，但科学家们通过对它的物理性质的研究，得出了一些有趣且令人惊叹的结论。
首先，黑洞的质量和体积密度是相当高的。
当恒星在耗尽全部核燃料并崩塌时，它的质量会塌缩到极端的程度，形成黑洞。
这导致黑洞的质量非常庞大，常常以太阳质量为单位计量。
例如，一个太阳质量的黑洞通常比太阳体积小几十倍，但质量却是太阳质量的数百万倍。
另一方面，黑洞的体积密度则是非常巨大的，可以将几个太阳重量的物质压缩到一个非常小的空间中。
其次，黑洞的引力是极强大的。
由于黑洞的质量极大，它产生的引力非常强大。
事实上，如果我们能够站在一个黑洞的表面上，我们会感受到它的引力如同被巨大的力量束缚住一般，无法逃脱。
这也是为什么我们无法看见黑洞的原因，黑洞非常吸引光线，使光束无法逃脱。
此外，黑洞的事件视界是一个非常重要的物理特性。
事件视界是黑洞表面的边界，曾被科学家称之为“无人区”。
在事件视界内的物体将无法逃离黑洞的吸引，甚至连光都无法逃离。
同时，事件视界也被视为黑洞的“点of no return”（不可逆转点），一旦越过事件视界，无论任何力量，甚至是光，都无法逃脱黑洞的引力。
最后，黑洞还有一个非常有趣的性质，即黑洞的旋转。
黑洞的旋转是由其原始恒星的自转造成的。
当恒星坍缩为黑洞时，它的自转速度也会被保留下来。
这种旋转造成了黑洞周围的时空扭曲，形成了所谓的“黑洞的旋涡”。
这种旋涡能够捕获附近物质，并形成一个称为“吸积盘”的环状结构。
吸积盘中的物质会产生高温和高能量，使它们散发出强烈的辐射。
总结起来，黑洞是一个令人着迷且有趣的天体。
它们以其极高的质量和体积密度、强大的引力、事件视界和旋转等物理性质而闻名。
尽管我们无法直接观测到黑洞，但通过对它们性质的研究，我们对宇宙的了解也更深入了一步。
随着科学技术的发展，我们相信将来会有更多的突破，让我们对黑洞有更全面的了解。
黑洞的物理学特性及其应用
黑洞的物理学特性及其应用黑洞是宇宙中最神秘和最吸引人的天体之一。
和其他天体不同的是，黑洞没有地球和太阳那样的实物，而是由极度密集的物质引力场组成的。
这个引力场是如此之强，以至于它可以垂直引力场的方向彻底消灭一切物质，这也就是为什么我们称之为“黑洞”。
首先，让我们来谈论一下黑洞的物理学特性。
黑洞有三个最主要的物理特性，即质量、自转和电荷。
质量是黑洞的最基本属性，它直接决定了黑洞的大小和形状。
质量越大，黑洞就越大。
自转是指黑洞顺时针或逆时针旋转的程度。
如果黑洞有足够大的自转量，就会产生一个强大的“比艾斯特-希尔兹”旋涡效应，这可以使物质在附近的空间中运动，并形成一个巨大的星系。
电荷是指黑洞周围的带电粒子的数量，它也影响了黑洞的大小和形状。
黑洞的形成方式非常有趣。
通常，一个恒星会在它耗尽了所有的核燃料之后崩溃，它的核心就会塌陷成为一个极度密集的物质。
如果这个物质足够密集，它的引力场就会吸住周围的星际物质，形成一个黑洞。
当物质被吸入黑洞时，它们完全消失，只留下了黑洞的引力场。
接下来，我们来谈一谈黑洞的应用。
虽然黑洞在不久前仅仅作为科幻小说家们想象的一个能够吞噬一切的天体，但是在现代天文学中已经证明了它的存在，并开始研究它所具有的各种奇妙的特性，从而拓展了人们对宇宙的认识。
一方面，人们可以通过分析黑洞的各种特征来研究星系的形成、演化和结构。
例如，黑洞中存在一种称为“射电喷流”的物质形态，它是由高能物质在黑洞附近的强磁场中被加速而产生的。
这些射电喷流可以在宇宙中不断传播，促进星系的形成和演化。
因此，在黑洞的观测中，人们向着深入探索宇宙的奥秘迈出了一大步。
另一方面，黑洞的研究也可以为科学家提供思考宇宙起源和结构的新思路。
因为黑洞所吸引的物质会在吞噬过程中释放出非常强烈的光和粒子辐射，同时黑洞也会随着时间的流逝变小，释放出越来越多的能量，因此人们也被启发了对宇宙演化和结构的新思路。
总之，黑洞作为宇宙中最神奇和最神秘的天体之一，吸引了许多天文学家、物理学家、哲学家和科幻小说家的注意。
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黑洞物理蔡荣根1 曹利明2 胡亚鹏3（1 中国科学院理论物理研究所 100080；2 中国科学技术大学物理学院 230026；3 南京航空航天大学理学院 210016）一、黑洞1. 什么是黑洞？什么是黑洞？ 通常的答案是：黑洞是非常致密的天体，它的引力是如此之强以致连光也无法逃逸。
而在广义相对论中，它的定义是“黑洞是时空中连光都无法逃逸的区域”。
但是，这个看似简单的定义却并不容易理解，其中“时空”和“无法逃逸”是理解这个定义的关键概念。
从字面上来看，时空就是时间和空间的总称。
日常生活经验告诉我们：描述一个时刻只需要一个参数，描述一个空间点需要三个参数，从而描述一个事件需四个参数，即该事件发生的时间和地点。
所谓时空则定义为所有事件的集合，因此每个事件是时空中的一个点。
事件的发生具有连续性和一定的光滑性，这意味着这个事件的集合即时空也需要用一个具有连续性和一定光滑性的四维对象来描述。
在数学上，这样的对象为四维的流形。
粗略地说，所谓的流形是局部上很像欧几里德空间简称（欧氏空间）的数学对象，当然它在整体上可以和欧几里德空间很不一样（图1）。
在日常生活中，我们用时钟记录时间长短，用米尺来衡量空间距离。
在数学上，这对应于在流形上引入度规的概念。
所谓度规可以理解为在流形上的每一点处所有可能的矢量中引入一个“内积”。
有了度规之后，我们便可以讨论时空上矢量的正交性和距离等问题。
但需要指出的是：在这种日常生活的描述中，我们已经先验地将时间和空间分离（见图2），并且认为时间有时间的度量、空间有空间的度量，而且这两种度量彼此无关。
这是典型的牛顿或伽利略时空观。
在相对论时空观中，时间和空间被融合为一个整体，且不能先验地分离。
这表明相对论性的时空中只需要一个统一的度规。
注意到在相对论中的任何物理信号的传播速度都不能超过光速。
这一基本假设意味着人们可以在时空中的每一点上构造出一个光锥，见图3（a ）。
质点在该点的4速度必然要落在光锥内部，而过该点光的4波矢必然要落在光锥面上。
这种光锥结构的存在对时空上每一点处矢量的内积提出了要求。
换句话说，相对论性时空的度规要求在每一点处可以构造出一个光锥。
这样的度规称为洛伦兹度规。
因此一个相对论性时空也可以说成是一个洛伦兹流形，即一个4维流形配上一个洛伦兹度规。
在牛顿或伽利略时空中这种光锥结构是不存在的，见图3（b ）。
由于在相对论性的时空中没有先验的时间和空间的概念，因此我们需要一些其他的考虑来引入时间和空间的概念，而且时间和空间的分离方式也并不图1 流形在局部上很像欧氏空间的一部分图2 牛顿或伽利略时空中，时间和空间是先验地分离的。
图中的每一个平面代表一个某一时刻的3维空间yx时间空间DOI:10.13405/ki.xdwz.2015.05.004是唯一的。
最简单的例子就是狭义相对论中的闵可夫斯基时空（简称闵氏时空）。
我们可以将闵氏时空进行不同的分层（foliation ）得到不同的时间和空间，见图4中的（a ）、（b ）和（c ）。
这样的分层对应于狭义相对论中不同的参考系，而相对论中的“相对”二字在很大程度上是指不同参考系之间的相对性。
了解了“时空”这一基本概念后，我们现在可以简单讨论一下光“无法逃逸”这一问题。
在讨论这一问题之前，我们先引入几个“无限远”的概念。
在日常生活中，当我们听到“很久很久以前”的时侯，自然会想到古老的过去；而当听到“在遥远的未来”时，我们会想到难以预知的未来。
这分别是时间上的过去无穷远和未来无限远的概念，而在时空中则分别对应于时空的类时过去无限远和类时未来无限远。
当然，在日常生活中，我们还会谈论空间上无限远的概念，这对应时空的类空无限远。
因此，在伽利略或牛顿时空观中，我们共有三种可能的无限远。
不过，在相对论时空中，在谈论类似的无限远问题时变得稍微复杂：由于洛伦兹结构或光锥结构的存在，使得除了类时和类空无限远之外，还有所谓的类光无限远：即未来类光无限远和过去类光无限远。
因此相对论性时空中共存在五种可能的无限远：类时过去无穷远和未来无限远，类空无限远，类光过去无穷远和未来无限远。
为了理解光无法逃逸这个说法，我们先考察一下在什么情况下可以说光是可以逃逸出的。
光能够“逃逸出”表明光可以到达未来类光无限远。
在能够影响到未来类光无限远的时空区域内，即未来类光无限远的过去 （关于时空上一个子集的过去，见示意图5（b ））所发射的光总是可以逃逸到未来类光无限远。
但是，对于不在未来类光无限远过去的点，它们所发出的光线并不能到达未来类光无限远。
我们将这些时空点的最大区域称为黑洞区域，即时空中连光都无法逃逸的区域，而这个区域的边界则称为黑洞的事件视界。
图5（a ）给出了黑洞区和黑洞事件视界的一个简单描述。
在这些图中，我们已经压缩掉4维时空中的2个维度，因此图内部的每一个点代表一个2维曲面。
另外，时空的5种无限远也被通过共形变换拉到有限处，这是时空结构可视化的一种常用手段，称为共形嵌入。
在这些图上，光线都是和竖直方向成45度夹角的直线，而这样的图通常被称为彭罗斯-卡特（Penrose-Carter ）图。
容易看出，黑洞的一个典型特征是：只进不出。
一旦有物体（即使是光）穿过事件视界进入黑洞区，它便再也无法逃逸出来。
这也是黑洞这个名称最直接的来源。
黑洞的事件视界是4图3 与牛顿或伽利略时空相比，相对论性的时空中存在局部的光锥结构图4 在相对论性的时空中，时空是一个整体，时间和空间的分离可以有多种方式，闵氏时空中的时空分层（a ）、（b ）和（c ）都是允许的。
图中的每个平面代表一个3维空间类时方向类时方向类时方向类光方向光锥类空方向类空方向类空方向类空方向时间时间时间（a ）（a ）（b ）（b ）（c ）下一级的核聚变。
直到星体中大量中子产生的简并压可以对抗引力效应时，这个引力不断取胜的局面才可能被再次打破。
如果此时星体的质量较合适，引力和中子简并压平衡，便形成中子星。
但如果此时星体的质量太大，即大于3个太阳质量，那么中子简并压也无法阻止引力效应时，星体会继续塌缩。
在此后的演化过程中，自然界中再也没有任何力可以抗衡引力效应，星体最终将塌缩成黑洞。
由此可见，对于一颗恒星来说，成也引力，败也引力。
它最终的归宿只可能是白矮星、中子星或黑洞。
现代天文观测表明，我们宇宙中存在着大量的黑洞，且每个星系中心至少有一个黑洞，而我们的银河系中心就存在着一个质量非常大的黑洞。
根据黑洞的质量，黑洞基本可以分成三类：原初（微观）黑洞、恒星级黑洞和超大质量黑洞。
原初黑洞非常小，其半径只有普朗克长度量级（普朗克长度l p =1.6×10-35 m ），其质量为普朗克质量量级（普朗克质量M p =2.18×10-8 kg ）。
这样的黑洞只有在宇宙极早期量子涨落非常大的时候才会形成，它们是暗物质的可能候选者。
恒星级黑洞其质量在3个至300个太阳质量之间，它们通过前述的恒星的引力坍塌而成。
维时空中的一个3维的面，它的母线（generator ）是类光的（想象4维闵氏时空中的光锥面）。
这样的曲面称为类光超曲面。
黑洞事件视界和任意一个给定3维的空间截面Σ交出一个2维的面，记为X ，称为黑洞事件视界的截面，见图5。
很多时候，在给定了某个空间截面Σ之后，人们也将这个黑洞事件视界的2维的截面X 简称为事件视界。
2. 黑洞的形成黑洞是恒星的最终归宿之一。
恒星的形成和衰亡过程是一场对抗赛。
这场对抗赛的双方分别是引力和恒星物质可能产生的排斥力，见图6。
最初，引力将宇宙中弥散的物质汇聚成团，并使其温度升高。
因热辐射引起能量损耗，这团物质无法平衡。
在引力作用下它们只能继续收缩并升温。
当温度达到可以点燃H 核时，热核聚变反应产生的能量可以用来弥补因热辐射损失的能量。
换句话说，热核聚变抗衡了引力效应，这使得系统达到平衡，并形成恒星。
太阳便是通过燃烧H 不断地为我们提供热辐射能量。
最轻的元素H 首先发生聚变反应，其次是He 。
当H 和He 燃烧成C 和O 之后，如果星体温度不足够高，那么C 和O 不能够发生聚变支持星体稳定，这样星体在引力的作用下将继续升温直至C 和O 的核聚变发生。
但事实上，情况并非如此：这时候物质的量子效应进入赛场，并有可能改变这场对抗赛的结局。
星体中大量电子之间因泡利不相容原理而产生的电子简并压会提供新的“斥力”，使得星体稳定下来，形成所谓的白矮星。
但如果此时星体的质量较大，即大于1.4个太阳质量，电子简并压也无法抗衡引力效应，那么星体会继续收缩升温，并继续图5 （a ）关于黑洞的事件视界的图示；（b ）时空上某个子集S 过去的示意图。
很显然，因p 点和r 点处发出的信号到达不了S ，因此它们不属于S 的过去图6 恒星塌缩中引力效应和物质可能产生的支撑力锯齿线不属于时空（奇点）黑洞区未来类光无限远的过去中子简并压电子简并压热核聚变热核聚变引力（a ）X∑porS（b ）黑洞事件视界未来类光无限远而超大质量黑洞其质量在百万个至百亿个太阳质量之间，这样的黑洞是通过星系的合并而成的。
3. 广义相对论中的黑洞在广义相对论中，严格来说，引力这一名词已经不复存在。
时空的弯曲取代了牛顿万有引力理论中的引力概念。
描述时空动力学的爱因斯坦场方程为R µν- 12g µνR =8πGc 4T µν，这里g µν是时空的度规，R µν是里奇（Ricci ）张量，R 是时空曲率标量，T µν是时空中物质的能量-动量张量。
方程的右边与物质场的分布有关，左边则与时空的度规有关，而通过时空度规来反映时空的弯曲程度。
因此，爱因斯坦场方程巧妙地将时空的弯曲程度与物质的分布联系起来，而描述黑洞时空的解则隐含在爱因斯坦场方程中。
1916年，在爱因斯坦提出广义相对论不久，史瓦西（K.Schwarzschild ）便发现了一个静态球对称真空解（即无物质场的爱因斯坦场方程一个静态球对称解），现在被广泛地称为史瓦西解：这里M 是一个积分常数，事实上它就是一个星体的质量。
史瓦西解描述了球对称星体外部的时空。
但当这个星体的半径小于史瓦西半径（R g =2GM /c 2）时， 这个史瓦西解便可描述一个静态球对称的黑洞。
球对称星体的存在会使得其外部的时空弯曲，见示意图7（a ）。
可以证明这个弯曲的真空球对称时空必然由史瓦西解来描述，这称为Birkhoff 定理，有时也被称为唯一性定理。
1963年，克尔（R. Kerr ）发现了真空爱因斯坦场方程的一个转动解，现被称为克尔解。
克尔解描述一个转动的黑洞，而这个解在带电荷情形下的推广，称为克尔-纽曼（Kerr -Newman ）解，它描述了一个带电的转动黑洞。
对于只有电磁场作为物质源的爱因斯坦场方程，人们证明：渐近平坦（在无限远处和闵氏时空越来越像）的稳态（不随时间变化）黑洞解必然是克尔-纽曼解，且黑洞的几何完全由黑洞的质量M 、角动量J 和电荷Q 决定。