2025 霍金 - 时间简史
因为光速是固定的，所以在牛顿引力论中对光进行类似炮弹那样的处理就不很协调。(从地面发射上天的炮弹被引力减速，最后停止上升并折回地面;然而一个光子必须以不变的速度继续向上那么，牛顿引力如何影响光呢?)直到1915年爱因斯坦提出了广义相对论，才得到引力如何影响光的协调理论。
一个质量足够大并足够致密的恒星会拥有如此强大的引力场，甚至连光线都不能从它逃逸:任何从该恒星表面发出的光，在还未到达非常远的地方之前，就会被恒星的引力拖回来。米歇尔提出，可能存在大量这样的恒星，虽然由于从它们那里发出的光不会到达我们这里，所以我们不能看到它们;但是我们仍然可以感受到它们引力的吸引。这正是我们现在称为黑洞的天体。它是名副其实的--在空间中的黑的空洞。
起初，大量的气体(绝大部分为氢)受自身的引力吸引，而开始向自身坍缩而形成恒星。当它收缩时，气体原子越来越频繁地以越来越大的速度相互碰撞--气体的温度上升。最后，气体变得如此之热，以至于当氢原子碰撞时，它们不再弹开而是聚合形成氦。
如同一个受控的氢弹爆炸，正是反应中释放出来的热使得恒星发光。这附加的热又使气体的压力升高，直到它足以平衡引力的吸引，这时气体停止收缩。
恒星最终会耗尽它的氢和其它核燃料。自相矛盾的是，恒星初始的燃料越多，它被燃尽得越快。这是因为恒星的质量越大它就必须越热才足以抵抗引力。而它越热，它的燃料就被耗得越快。我们的太阳也许足够再燃烧50多亿年左右，但是对于质量更大的恒星，其燃料可以在1亿年这么短的时间内就被耗尽，这个时间尺度比宇宙的年龄短得多了。当恒星耗尽了燃料，它就开始变冷并收缩。
当恒星变小时，物质粒子相互靠得非常近，而按照泡利不相容原理，它们必须有非常不同的速度。这使得它们相互散开并企图使恒星膨胀。因此，一颗恒星可因引力的吸引和不相容原理引起的排斥之间达到的平衡，而保持其半径不变，正如同在它的生命早期引力被热平衡一样。
不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。相对论把恒星中的粒子的最大速度差限制为光速。这意味着，当恒星变得足够密集之时，由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。钱德拉塞卡计算出一个质量大约比太阳质量的一倍半多的冷恒星本身无法抵抗自己的引力。(这质量现在称为钱德拉塞卡极限。)
如果一颗恒星的质量比钱德拉塞卡极限小，它最后会停止收缩，并且变成一种可能的终态--“白矮星”。白矮星的半径为几千英里，密度为每立方英寸几百吨。白矮星是由它物质中电子之间的不相容原理排斥力支持的。我们观测到大量这样的白矮星。
恒星还存在另一种可能的终态。其极限质量大约也为太阳质量的一倍或二倍，但是其体积甚至比白矮星还小得多。这些恒星是由中子和质子之间，而不是电子之间的不相容原理排斥力支持的，所以它们叫作中子星。
根据广义相对论，在黑洞中必然存在密度和时空曲率无限大的奇点。这和时间开端时的大爆炸相当类似，只不过它是一个坍缩天体和航天员的时间终点而已。在此奇点，科学定律和我们预言将来的能力都崩溃了。
由引力坍缩所产生的奇点只能发生在像黑洞这样的地方，它在那里被事件视界体面地遮住，而不被外界看见。
这就是所谓弱的宇宙监督假想:它使留在黑洞外面的观察者不致于受到发生在奇点处的可预见性崩溃的影响
事件视界，也就是时空中不可逃逸区域的边界，其行为犹如围绕着黑洞的单向膜:物体，譬如不谨慎的航天员，能通过事件视界落到黑洞里去，但没有任何东西可以通过事件视界逃离黑洞
任何东西或任何人，一旦进入事件视界就会很快地到达无限致密的区域和时间的终点。
就像光一样，引力波带走了发射它们的天体的能量。因为任何运动中的能量都会被引力波的辐射带走，所以可以预料，一个大质量天体的系统最终会趋向于一种不变的状态
伊斯雷尔指出，根据广义相对论，非旋转的黑洞必须是非常简单的;它们是完美的球形，其大小只依赖于它们的质量，并且任何两个这样的同质量的黑洞必须全等。
假定一个静态的旋转黑洞，正如一个自旋的陀螺那样，有一个对称轴，则它的大小和形状，只由它的质量和旋转速率决定。1971年，我接着证明了，任何静态的旋转黑洞确实拥有这样的一个对称轴。
在引力坍缩之后，一个黑洞必须最终演变成一种能够旋转，但是不能搏动的态。此外，它的大小和形状，只决定于它的质量和旋转速率，而与坍缩形成黑洞的原先天体的性质无关。这个结果因如下格言而众“黑洞没有毛。”“无毛”定理所周知:具有巨大的实际重要性，因为它极大地限制了黑洞的可能类型。
“无毛”定理还意味着，有关这天体的非常大量的信息，在黑洞形成时就丧失了
在宇宙的漫长历史中，很多恒星肯定烧尽了它们所有的核燃料并坍缩了。黑洞的数目甚至比可见恒星的数目要大得多。仅在我们的星系中，大约总共有一千亿个可见恒星。这样巨大数量的黑洞的额外引力就能解释为何目前我们的星系以现有的速率转动:仅用可见恒星的质量不足以解释这一点。
不久的一个晚上，当我上床睡觉时，开始思考黑洞的问题
事件视界面积的非减性质给黑洞的可能行为加上了重要的限制。
我们非常容易从黑洞面积的非减行为联想起被称做熵的物理量的行为。
如果接着将隔板除去，这些分子将趋向散开并充满盒子的两半(图7.5)。在以后的某一时刻，所有这些分子偶尔会都呆在右半部或回到左半部，但占绝对优势的可能性是，分子的数目在左右两半大致相同。这种状态比所有分子都在一个半部的原先状态更加无序。因此，我们说气体的熵增加了。
与其它科学定律，譬如牛顿引力定律相比，热力学第二定律的状况相当不同。例如，它只是在绝大多数而非所有情形下成立。在以后某一时刻，我们第一个盒子中的所有气体分子在盒子的一半被发现的概率只有几万亿分之一，但它可能发生。
如果附近有一黑洞，似乎存在一种非常容易的方法违反第二定律:只要将一些具有大量熵的物体，譬如一盒气体，抛进黑洞里。黑洞之外物体的总熵就会减少
事件视界的面积即是黑洞熵的测度。随着携带熵的物质落到黑洞中时，它的事件视界面积会增大，这样使得黑洞外的物质的熵和视界面积的和永远不会降低。
如果黑洞具有熵，那它也应该有温度。
最后使我信服这辐射是真实的理由是，这辐射的粒子谱刚好是一个热体辐射的谱而且黑洞以刚好防止第二定律被违反的正确速率发射粒子。此后，其他人用多种不同的形式重复了这个计算。他们所有人都证实了黑洞必须如同一个热体那样发射粒子和辐射，其温度只依赖于黑洞的质量——质量越大则温度越低。
任何东西都不能从黑洞的事件视界之内逃逸出来，黑洞怎么可能发射粒子呢?量子理论给我们的回答是，粒子不是从黑洞里面出来的，而是从紧靠黑洞的事件视界的外面的“空虚的”空间来的!
我们以为是“空虚的”空间不能是完全空的，因为那就意味着，诸如引力场和电磁场的所有场都必须刚好是零。然而场的数值和它的时间变化率如同粒子的位置和速度那样:不确定性原理意味着，我们对其中的一个量知道得越准确，则对另一个量知道得越不准确。所以在空虚的空间里场不可能严格地被固定为零，因为那样它就既有准确的值(零)又有准确的变化率(也是零)。
因为实粒子要花费能量抵抗大质量天体的引力吸引才能将其推到远处，所以一颗实粒子的能量在接近该天体时比在远离时更小。正常情况下，这粒子的能量仍然是正的。但是黑洞里的引力是如此之强，甚至在那里实粒子的能量都可以是负的。因此，如果存在黑洞，带有负能量的虚粒子落到黑洞里可能变成实粒子或实反粒子。
所以，我们相当确信，至少一直回溯到大爆炸后大约一秒钟为止，这个图象是正确无误的。
由于原子的偶然结合，形成叫作高分子的大结构，这种结构能够将海洋中的其它原子聚集成类似的结构。它们就这样复制自己并繁殖。在有些情况下复制有些错误。这些错误通常使新的高分子不能复制自己，并最终被消灭。然而，一些错误会产生新的高分子，这些高分子甚至更能自我繁殖。因此它们具有优势，并企图取代原先的高分子。进化的过程就是以此方式开始，并导致产生越来越复杂的自我复制组织。最早的原始的生命形式消化了包括硫化氢在内的不同物质，而释放出氧气。这就逐渐地将大气改变成今天这样的成分并且允许诸如鱼、爬行动物、哺乳动物以及最后人类等生命的更高形式的发展。