关于黑洞——宇宙中最奇特的物体之一——的直接信息少之又少。科学家们通过研究黑洞在时空中产生的巨大涟漪，并了解它们的形成方式，比以往任何时候都更全面地理解了这些令人费解的物体。但人类对黑洞的理解简短的历史却充满了重大的曲折。
尽管黑洞的存在已几乎确定无疑，但就在半个世纪前，专家们还远未确定。研究黑洞和量子信息的滑铁卢大学物理学家罗伯特·曼恩（Robert Mann）表示，在他还是20世纪70年代的研究生时，“教授们对此深表怀疑。”
最早的黑洞存在的迹象比美国宪法还要古老。早在1783年，英国科学家约翰·米歇尔牧师（John Michell）就构想了黑洞是“暗星”。曼恩说，米歇尔提出了一个问题：如果一颗恒星如此之重，以至于其引力逃逸速度“超过光速”，它看起来会是什么样子？
米歇尔的问题问得很好。但几年后，在18世纪90年代，著名的法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）和其他先驱思想家说服科学界，光 behaves like a wave，因此不受引力影响，曼恩说。这种对光的全新认识使得米歇尔的理论看起来无关紧要。
但这个想法在1915年阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）提出广义相对论后复兴了。该理论称，任何有质量的物体都会根据其重量弯曲时空，并允许一定量的物质变得如此密集，以至于坍缩成一个被称为奇点的无限密集的点——这是黑洞的核心。
加州理工学院（Caltech）的天体物理学家哈维尔·加西亚（Javier Garcia）说，人们常说爱因斯坦预测了黑洞，但这并不完全正确，他用X射线研究黑洞的基本性质。“爱因斯坦发展了其存在的必要理论，”加西亚说，但他并没有预测这些物体本身。
1915年，爱因斯坦利用广义相对论解释了水星绕太阳的运动。这项以及爱因斯坦理论的其他成功应用鼓励科学家们探索其更深层次的含义。
一年之内，卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）——曼恩称他为“被征兵的德国陆军中尉，但职业是理论天文学家”——听说了爱因斯坦的理论。他是第一个解出爱因斯坦方程的人，该方程表明奇点可以形成——一旦某物离得太近，就无法以足够快的速度逃离奇点的引力。
然后，在1939年，物理学家罗伯特·奥本海默（Robert Oppenheimer，因曼哈顿计划而闻名或臭名昭著）和哈特兰·斯奈德（Hartland Snyder）试图找出恒星是否能形成史瓦西提出的听起来不可能的物体。他们推断，给定一个足够大的尘埃球，引力将导致物质坍缩并形成奇点，这一点他们在计算中得到了证明。但随着第二次世界大战的爆发，该领域的进展停滞不前，直到20世纪50年代末，人们才开始重新尝试检验爱因斯坦的理论。
物理学家约翰·惠勒（John Wheeler）在思考黑洞的含义时，问了他的一个研究生雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）一个在20世纪50年代末让科学家们感到困惑的问题。正如曼恩转述的那样：“把热茶倒进黑洞会发生什么？”
答案当然是黑洞会把它喝掉。但热茶会引起一个悖论。任何有温度的东西都会发热。混合冷热物体会导致能量交换——例如，当你往热水澡里放冰块时，冰块会变热，而浴缸会变凉。
如果黑洞吞噬一切却不发出任何东西，这意味着它没有温度，而且必须是零温度。曼恩说，一个吞噬了热物质却从未变热的黑洞“与我们所知的一切热力学知识都相矛盾”。
到了20世纪60年代，这些物体有了一个朗朗上口的名字——“黑洞”。这个术语解释了两个特征：它们是“洞”，因为东西可以掉进去但永远无法逃脱；任何观察者看到它们都是完全黑暗的。
惠勒的学生贝肯斯坦后来与斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）合作，发现黑洞实际上会释放能量。这种由空间量子涨落引起的辐射只释放出微量的能量。但他们的研究证明了黑洞确实有温度——明确回答了惠勒十多年前提出的问题。
曼恩说，他们将量子物理学引入黑洞解决了其中一个悖论，但又产生了另一个。量子力学要求信息不能被摧毁。而目前，科学家们无法从黑洞发出的微弱辐射中得知进入它的物质的任何信息——这些信息丢失了。
曼恩说，“如何解决这个问题仍然没有达成一致”，尽管一些研究人员认为他们即将解决这个问题。
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霍金帮助解决了另一个自黑洞诞生以来就一直困扰着它们的谜团。史瓦西在20世纪初提出的黑洞解不仅阻止了光逃逸。它还包含了一个位于黑洞核心的，时空中的一个“洞”——奇点。但当时，科学家们不确定这是否是黑洞的普遍特征，还是仅仅是史瓦西以及后来的奥本海默和斯奈德选择计算的特定系统的怪癖。
霍金和罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）表明，产生奇点的史瓦西解并非仅仅适用于不可能完全圆的恒星——任何足够大的质量都会产生奇点。
几十年来，关于潜在黑洞的X射线观测证据不断积累，但直到2016年首次公布的LIGO探测结果，天文学家才获得了黑洞存在的直接证据。曼恩说，不仅如此，它们还会碰撞合并成更大的黑洞并辐射引力波。
科学家们仍然不知道如何处理信息悖论或奇点问题。曼恩说，“但我们看到了这些物体。而且我们还拍到了一张照片”，他指的是事件视界望远镜（Event Horizon Telescope）在2019年拍摄到的第一个围绕黑洞发光物质的图像。
新的望远镜继续照亮宇宙中最黑暗的物体。当大型升级准备就绪时，事件视界望远镜团队希望拍摄黑洞的第一个视频。
