坍縮

在恆星生存期的某一階段，其內部溫度將會降低，這樣一來，引力將會成為一個主導的因素，結果，這顆恆星就會開始坍縮，在這個過程中，恆星內部物質的原子結構會遭到破壞。這樣一來，原子將不復存在，替代它的將是一個個電子、質子和中子。

一顆恆星將會坍縮到這樣一種程度，這時電子的相互排斥力將使該恆星不能夠再進一步坍縮。

這顆恆星於是就成為一顆“白矮星”。像太陽這樣的恆星一旦坍縮成為一顆白矮星，它的全部物質將被擠壓成為一個直徑只有大約16，000公里的球體，它的表面引力將變成地球表面引力的210，000倍（因為它的質量雖然沒有變，但是從表面到中心的距離則大大縮短了）。

在某些條件下，引力將變得如此之大，甚至能戰勝電子之間的排斥力。結果，這顆恆星將會再度坍縮，並迫使其全部電子和質子彼此結合為中子，這樣一來，這顆恆星將一直收縮到所有的中子都彼此接觸為止。到了這一步，這個中子結構物又將會抵制進一步的坍縮，這顆星於是成為一顆中子星。這樣的中子星將把太陽的全部質量壓縮在一個直徑只有16公里的球體內。結果，它的表面引力將是地球引力的210，000，000，000倍。

在某些條件下，引力甚至能進一步戰勝中子結構的抗拒。這時候，再也沒有任何東西能夠抵抗得住它的進一步坍縮了。

結果，這顆恆星就會坍縮到體積無限接近於零，而它的表面引力就會無限地增大。

根據相對論，一顆恆星所發射出來的光，當它克服該恆星的引力場而向外射出的時候，將會失去一定的能量。引力場越大，所失去的能量也越大。這一點已經由科學工作者經過天文觀測和實驗室實驗得到證實。

由太陽這樣的普通恆星發射出的光，它失去的能量是很有限的。由白矮星發射出的光會失去較多的能量；由中子星發射出的光會失去比這更多的能量。當這顆中子星進一步坍縮時，就會出現這樣一種情況：從它的表面向外射出的光將會失去它的全部能量，從而根本不可能逃逸出去。

一個比中子星坍縮得更厲害的天體，它的引力場將是如此之強，以致任何靠近它的東西都將被它所捕獲，並且再也不能從它裡面逃逸出去。這就如同被捕獲的物體落進一個無底洞的情況一樣。而且，正如上面所說，甚至連光也不能逃逸出去，因此，這個坍縮了的天體將是黑的。正因為它既像個無底洞，而且又是黑的，所以天文學家就把它叫做“黑洞”。物體成為黑洞的臨界半徑被稱為史瓦西半徑，質量與史瓦西半徑成正比。

但是有些大的恆星雖然質量大，但是體積也很大，難以發生坍縮。此時恆星在走向生命盡頭時先會發生爆炸，即超新星爆發。爆炸會損失很多物質和能量，在能量損耗達一定程度后，恆星的內部能量就無法和自身引力相抗衡，於是發生坍縮，產生上面所述的過程。

在坍縮后，一顆恆星會慢慢的變成黑洞，正因為黑洞是一個無底洞，並且它又是黑的，所以人們才叫它“黑洞”，黑洞可以吸收光在內的所有物質（換句話說，連光也逃不出它的魔掌）。在這裡，連原子都會被壓碎……

1973年霍金、卡特爾（B.Carter）等人嚴格證明了“黑洞無毛定理”：“無論什麼樣的黑洞，其最終性質僅由幾個物理量（質量、角動量、電荷）惟一確定”。即當黑洞形成之後，只剩下這三個不能變為電磁輻射的守恆量，其他一切信息（“毛髮”）都喪失了，黑洞幾乎沒有形成它的物質所具有的任何複雜性質，對前身物質的形狀或成分都沒有記憶。其實這是一種消繁歸簡的命名原則！於是“黑洞”的術語發明家惠勒（J.A.Wheeler）戲稱這特性為“黑洞無毛”。

對於物理學家來說，一個黑洞或一塊方糖都是極為複雜的物體，因為對它們的完整描述，即包括它們的原子和原子核結構在內的描述，需要有億萬個參量。與此相比，一個研究黑洞外部的物理學家就沒有這樣的問題。黑洞是一種極其簡單的物體，如果知道了它的質量、角動量和電荷，也就知道了有關它的一切。黑洞幾乎不保持形成它的物質所具有的任何複雜性質。它對前身物質的形狀或成分都沒有記憶，它保持的只是質量、角動量、電荷。消繁歸簡或許是黑洞最基本的特徵。有關黑洞的大多數術語的發明家約克·惠勒，在60年前把這種特徵稱為“黑洞無毛”。

黑洞無毛意味著，恆星的許多信息由於坍縮消失了！我們不能知道許多恆星“生前”的資料與事迹。然而，這又大大地增加了預言未來的難度——不知以前的事情，怎能預見未來？幸好我們可以通過其它事物的信息來分析恆星生前的許多信息。