早在1798年，法国天文学家拉普拉斯就以牛顿力学为基础，预言了宇宙中存在着诸如此类的天体。“宇宙中最明亮的天体，对于我们来说，很可能是不可见的”。他认为，假如有一个天体，它的密度或质量达到一定的限度，我们就会看不到它了，因为光没有能力逃离开它的表面，也就是说光无法到达我们这里。这其实就是一种“黑洞”理论。
近代以后，又有更多的科学家，根据牛顿力学和爱因斯坦的广义相对论，预言了“黑洞”的存在。牛顿提出的万有引力理论认为，一个球形的天体，在它的质量大于太阳质量的2倍时，它就可能收缩成为体积无限小，质量无限大的质点，这种现象称为“引力崩溃”。爱因斯坦的广义相对论诞生后，德国科学家史瓦西计算出了一个天体半径，并且认为，在具备这样大小的半径的球内，就有无限大的引力，任何物质只能被它吸引进去，而不能从它那儿解脱出来；连速度极快的光线，也“在劫难逃”。这个有去无回的地方，人们叫它“黑洞”。“黑洞”在理论上得到了颇有分量的证明。
如今，人们又给黑洞下了更加确切的定义：黑洞是广义相对论预言的一种特殊天体，其基本特征是它具有一个封闭的边界——视界，外界的物质和辐射可以进入视界，视界内的一切都不能跑到外面去。
通俗点讲，“黑洞”之“黑”，表明它不向外界发射和反射任何光线，因此人们根本无法看见它；它是一个“洞”，则表明任何东西一旦进入其中，便休想再出来。黑洞其实是个“无底洞”，它似乎处于饥饿的状态，永远也填不饱。因此有人又把它叫做“星坟”。
“黑洞”何以有如此奇特的禀性？其实这并不神秘。它具有极其强大的引力场，以至于任何东西——甚至包括光在内——都不能从中逃逸。不仅如此，黑洞强大的引力场还足以摧垮其内部的一切物体，故黑洞内部不具备现在所知的任何类型的物质结构——这就是著名的“黑洞无毛定理”。
理论研究表明，宇宙间的黑洞有各种不同的大小和质量。太阳半径为70万公里，如果从太阳表面发射一艘宇宙飞船，那么它发射的初速度至少要达到每秒618公里——即太阳的逃逸速度，才能彻底摆脱太阳引力的羁绊。如果太阳不断地收缩，它的物质密度便不断增大，其半径则不断地缩小。这时，太阳表面的引力场就不断增强，其逃逸速度自然也随之增大。倘若太阳缩成一个半径仅为3公里的球体，其引力强度就会大得使其逃逸速度达到乃至超过每秒30万公里的光速。这样，就连光也无法越出它的引力桎梏，于是太阳就变成了一个黑洞。
尽管关于黑洞的理论是正确的，但是科学家一直在寻找黑洞存在的证据。
“黑洞”究竟存在不存在呢？这却仍然是一个谜！黑洞本身虽然不能直接观测到，其强大的引力场却可以影响附近天体的运动，于是人们可以由后者的行为推测前者的存在。另外，当物质落向黑洞，在接近而尚未抵达其视界时，将围绕着黑洞外围高速旋转，形成盘状或喇叭状，而且这些高速旋转的物质，因摩擦而产生高温，会释放出强大的高能X射线，而X射线人们用仪器是可以探测到的，所以这类高能辐射也是搜寻黑洞的重要线索。天文学家就根据这一点，在浩瀚的宇宙中“大海捞针”。例如，人们在天鹅座附近发现了奇特的强X射线源，称之为“天鹅X—1射线源”；它与一颗比太阳大20倍的亮星彼此围绕着旋转，估计这个黑洞具有8倍太阳的质量。在一个名叫M87的椭圆星系的核心，则很可能有一个质量高达90亿倍太阳质量的巨大黑洞。黑洞利用它巨大的引力将其他天体吸引到自己周围，然后将它们吞噬掉。由此，某些科学家甚至作了更为大胆的设想，即在整个宇宙中，“黑洞”不仅普遍地存在，而且很可能是组成宇宙的关键天体。持有这种观点的天文学家推测，在我们的银河系的中心，很可能隐藏着一个质量是500万个太阳质量的巨大“黑洞”，由于引力巨大，它将成千上万颗恒星吸引住，这些恒星和气体以极高的速度绕着银河系中心旋转，组成了一个庞大的整体，从而构成了气势磅礴的银河系。
那么，宇宙中的黑洞是如何形成的呢？有人认为是由于恒星在其晚年，因核燃料被全部耗尽，便在自身引力下开始坍缩。如果坍缩物质的质量大于太阳质量的3倍，则坍缩的产物便是黑洞。此类黑洞的质量一般不超过太阳质量的50倍。还有人认为，由于在星系或球状星团的中心部分恒星很密集，而星体之间容易发生大规模的碰撞，由此产生的超大质量天体坍缩后就形成了质量超过太阳1亿倍的黑洞。也有人认为是在宇宙大爆炸时，大爆炸异乎寻常的力量，把一些物质挤压得非常紧密，于是形成了“原生黑洞”。
由此看来，对于“黑洞”的研究，就不单单是这个神秘的天体存在不存在的问题，而是一个关系到宇宙的结构，天体的起源的大问题。
时至今日，虽然黑洞还没有被真正地捕捉到，但人们对黑洞的存在却是确信无疑的。也许一些星团的中心就是黑洞，大概银河系中心就是一个大质量的黑洞。除了大黑洞外，很可能还存在着比小行星还要小的黑洞。甚至还有人认为，地球上也存在着黑洞。当然，这些还都属于假说。
当某些恒星走向衰老后，将会爆炸而形成黑洞。图为一颗恒星爆炸后留下的余光。关于黑洞，最后可以总结如下：第一，天文学历史表明，正确的科学理论在天文发现上具有很大促进作用。在经过严肃周密的思考和计算后，并没有人否定黑洞的“理论存在”；人们已经提出许多黑洞的“候选天体”，设想出多种黑洞模型，经常用黑洞来解释各种难解的天文现象。第二，尽管理论研究一再指出，宇宙中应该存在这种奇异的天体，但由于它给出的信息如此之少，以至至今没有一个人敢于宣称，他已经确凿地找到一个黑洞。第三，应该承认理论的指导意义，但天文学是一门以观测为基础的科学；只要观测中没有找到可靠的证据，就不能过于匆忙地下结论。
既然很多人认为，找到和证实黑洞只是时间问题，而不是能否问题，就让我们期待伟大的时间揭晓黑洞之谜吧。
宇宙中的白洞
宇宙空间存在黑洞，这是20世纪科学上最引人入胜的预言之一。
有正必有反。科学家根据广义相对论提出了另一个预言——白洞。
白洞是一种致密天体，其性质与黑洞相反，它不是吸收外部物质，而是不断地向外喷射物质和能量，成为宇宙中的喷射源。
白洞也有一个封闭的世界，在其势力范围之内的物质只能由中心向外运动，而中心则是宇宙中的白洞具有和黑洞相反的特征：黑洞吸收天体，白洞吐出天体。正是由于黑洞和白洞同时的存在才使得宇宙能够平稳并和谐地发展下去。一种超密态物质，这些物质可以流出边界。
那么，白洞从哪里获得如此多的物质和能量呢？它又是通过什么方式获得了的呢？
有一种理论认为，白洞源于黑洞。根据量子力学理论，“虚无”的空间并不完全是空的，而是充满了大量的不断产生而又瞬时消亡的正、反粒子对。正反粒子对相遇会发生“湮灭”，放出大量的能量，而这一过程也是可逆的，即正反粒子能从能量中产生。
设想在黑洞以外，粒子对中的一个落入黑洞，另一粒子可能会逃离黑洞的引力场而成为真粒子，以黑洞辐射的粒子形式出现，这种辐射是有能量的。现在已经证明，能量是来源于黑洞质量。这个过程就是黑洞“蒸发”，这种蒸发如果越演越烈，最后以喷发形式结束，就可以认为是喷射物质的白洞了。
另一种看法是，宇宙是从爆炸开始的。如果原来爆炸时，致密得难以想像的爆炸“奇点”中的某一块因特殊原因而存留下来，那么，当它再度膨胀时，就具有白洞的全部特征了，这就是所谓的“迟核”理论。
还有一种说法是，在不止一个宇宙的前提下，一颗在我们宇宙中形成黑洞的恒星将从另一个宇宙中以白洞的形式出现。这并不是空想，也有其理论基础。
由于白洞包含超高密度的物质并有巨大的能量，科学家常把它与宇宙射线爆发、类星体、超新星爆发等联系起来研究。当然，找到白洞的谜底尚须时日。
宇宙间的第五种力
物理学告诉我们，宇宙间存在着四种基本相互作用的力，即万有引力、电磁力、强核作用力和弱核作用力。这是主导物理学的基本理论。
但是，有人却对此表示怀疑。
20世纪80年代中期，一位美国科学家提出了一个令人吃惊的观点。他认为，宇宙间存在第五种力，这种力的作用距离是几百米到几千米，比强核作用力和弱核作用力的半径大，但比牛顿万有引力和电磁力的作用半径小。这种力的作用大小可能与质量无关，而依赖于物质所含的质子和中子的多少。
判定在宇宙间是否存在四种基本作用力之外的相互作用，在人类科学技术的发展中占据了相当重要的地位。
100多年以前，有科学家提出了七大宇宙之谜：物质和力的本质、运动的起源、意志的自由问题、生命的起源、理性思维及语言的起源等。在七个谜中，物质和力的本质排在第一位，可见其重要性。看来，第五种力存在与否对人类探索宇宙之谜是非常有意义的。
宇宙间存在着4种基本力，即引力、电磁力、强核力和弱相互作用力。如果没有这些力的相互作用，宇宙间的天体会偏离自己的运动轨道，相互碰撞导致宇宙灭亡。第五种力的提出不是毫无根据的空想。在一些实验中，科学家已经找到了支持第五种力的证据。在澳大利亚一口深1000米的矿井里、在美国一座高600米的电视墙上、在格陵兰岛上深2000米的冰洞中所做的引力实验探测到了反平方律的变化。
依据牛顿万有引力定律，物质间的引力与它们的质量成正比，与距离的平方成反比，也即反平方。但是，一旦第五种力的存在得到证实，那么在这种新型的力的作用距离内，牛顿的反平方律可能是不正确的，而且这种力的强弱将不由物质质量决定。
当然，还有许多科学家持不同意见。总而言之，现在肯定或否定宇宙间存在第五种力还为时过早。不过有一点可以肯定，如果实验结果确实显示了牛顿定律的异常，那么必然存在着第五种力。
中微子有质量吗
前面已提到过中微子，其实它是宇宙大爆炸后留下的一种亚原子微粒。
在宇宙中，中微子是数量最多的亚原子微粒，但也是非常最难以被发现的。通常，科学家们认为中微子没有质量，也很少与别的粒子起反应。
根据粒子物理学的标准模型，中微子可以分成三种，即电子中微子、μ子中微子和τ子中微子，每一种中微子还有一种反物质配对物，也就是反中微子。
