引力是我们所知道的将宇宙维系在一起的四种基本物理力之一（另外还有电磁力、弱核力和强核力），是我们每天目睹和感受到的影响。在最高层面上，它是我们世界、太阳系、银河系以及我们用望远镜所能看到的整个宇宙的可见结构的力量。
也许没有什么地方比我们所说的黑洞更能体现出引力的全部力量了。德国物理学家卡尔·史瓦西 (Karl Schwarzschild) 采用爱因斯坦的广义相对论，并于 1916 年首次用它来制定描述黑洞的数学。直到 1958 年，美国物理学家大卫·芬克尔斯坦 (David Finkelstein) 才为我们提供了黑洞的现代概念：太空中一个真正的“黑洞”——一个引力非常大的地方，任何物质都无法逃离它，甚至是光粒子。
广义相对论的爱因斯坦场方程 (EFE) 可以表示为：
Rμν − 1/ 2 Rgμν = 8πGTμν
Rμν是里奇曲率张量，R是标量曲率，gμν是度量张量，G是牛顿引力常数，Tμν是应力-能量张量。张量描述了时空中物体的几何形状。
黑洞可以用史瓦西半径的数学方程表示：
Rs = 2•G•M / c²
其中，Rs 是史瓦西半径，G 是万有引力常数，M 是恒星质量，c 是光速（186,000 英里/秒）。
离我们最近的黑洞可能是双星系统V616 Mon中的A星，距离我们近2800光年。
我们自己的太阳（“太阳”）的质量远不足以成为黑洞。大约50亿年后，太阳系将耗尽其氢燃料，首先缓慢膨胀成一颗温度较低的红巨星，包围4颗内行星，然后坍缩成暗淡的白矮星，最终“溶解”成星云。
然而，质量比太阳大 20 多倍的恒星还有另一个来生机会：转变为黑洞。与较小的恒星一样，这些巨大的恒星也会在宇宙时间内通过将氢融合成氦来耗尽它们的氢。当氢消失后，恒星会融合氦，不断地融合铁等较重元素，直到融合不再产生足够的能量来支撑恒星的外层。。这些层向内塌陷并产生被称为超新星的大规模恒星爆炸。银河系中每 50 年左右就有一颗恒星发生超新星爆炸。在猎户座中，参宿四恒星被认为是超新星的良好候选者。它距离我们大约 430 光年，太远了，不会对地球生命造成任何伤害——我们需要在大约 50 光年之内才能担心辐射——但它将成为我们夜空中除了月球之外最亮的物体。
在这次巨大的爆炸之后，爱因斯坦方程预测，如果剩余的质量至少是太阳的 3 倍，引力将足以使其塌缩在一起并产生奇点：空间中具有无限密度的无限小点。这就是一个黑洞。
任何有质量的物体，包括光，当黑洞靠近时都会被拉向黑洞。如果质量足够接近，它将螺旋下降到黑洞中，最终增加其质量并使其增大。这个“不归点”被称为事件视界。
虽然当你掉入黑洞时你不会注意到任何特别的事情，但从远处观察你的人永远不会看到你穿过事件视界。相反，你会显得放慢速度，悬停在外面。你会变得越来越暗，越来越红，直到你实际上从视线中消失。对于外界而言，你将永远迷失。
——史蒂芬·霍金
钱德拉 X 射线天文台太空望远镜自 1999 年以来一直在距离地球 65,000 英里的轨道上运行，已经在银河系中部发现了许多黑洞的证据。长期以来，我们银河系中心的黑洞扩散一直是一个理论，而且人们还认为，几乎每个螺旋星系和椭圆星系的中心都包含所谓的超大质量黑洞——一个奇点，可能等于数十亿太阳质量。这个超大质量黑洞的位置对应于一个名为人马座 A* 的致密天文无线电波源。
尽管黑洞看起来是空的空间，但它们绝对不是。它们代表了宇宙中一些最庞大的质量集合，它们创造的这种“缺席”只是一种幻觉。由于巨大的引力，甚至连光也无法逃离事件视界。然而，斯蒂芬·霍金爵士在 20 世纪 70 年代利用量子物理学证明，黑洞不会简单地吞噬一切而不产生任何后果：它们还会产生所谓的“霍金辐射”。
20 世纪后 25 年，不同的物理学家小组提出了一些收集霍金辐射的潜在方法，包括用“桶”接近事件视界或将超强弦放入辐射场。现代材料科学的局限性使得所有这些想法都纯粹是理论上的，但随着时间和足够的研发，我们也许能够开发出能够承受黑洞引力和霍金辐射极热的工具。
强大的类星体实际上是由黑洞活动产生的一种宇宙人造物。这些令人敬畏的能量产生事件是在活跃星系的中心产生的，那里的超大质量黑洞迅速吞噬了大量的物质。
除了简单地利用黑洞的能量之外，我们也许有一天还能创造出微型黑洞来用作能源：
……可能存在更小的迷你黑洞。如果宇宙是混沌且不规则的，那么它们可能是在极早期的宇宙中形成的。一座山质量的黑洞会发出 X 射线和伽马射线，其速度约为 1000 万兆瓦，足以为世界提供电力。然而，利用迷你黑洞并不容易。你不能把它放在发电站里，因为它会从地板上掉下来，最终落到地球的中心。唯一的方法就是让黑洞绕地球运行。
——史蒂芬·霍金
使用黑洞作为远距离旅行的方式可能是我们利用这些现象的另一种方式。爱因斯坦-罗森桥或“虫洞”的想法指出，时空中的两个点虽然可能相距许多光年，但可以通过它们之间的结构连接起来。虫洞实际上是基于爱因斯坦场方程的解，因此符合广义相对论，并且在理论上是可能的。
虽然我们已经能够找到黑洞存在的实际证据，但利用现有技术证明虫洞的存在是完全不可能的。证明这种潜在的超越性想法的唯一方法可能是尝试穿越一艘设计用于在进入黑洞的严酷环境中幸存的船只中的一个这样的可疑结构，无论是探测器还是载人船只。然而，即使虫洞确实存在于我们想要的地方，测试船也可能会发现自己距离数百或数千光年远，从而将任务成功的确认留给未来许多代的一些满怀希望的科学家。
增加我们对黑洞以及整个宇宙运作的基本了解，是我们对当代人所能期望的最好结果。也许有一天我们最终会找到一些最大的天文谜团的答案。在那之前，保护地球和人类应该是当务之急。