先來讓我們問一個簡單的問題：黑洞有多大？
理論上，任何東西都能變成一個黑洞。比如，一顆恒星、一顆衛星、帝國大廈、一頭大象，你，或者我，隻要有足夠的力施加到這個物體上，把它壓縮至它的引力場強到可以使空間彎曲、俘獲光，這樣它就變成了一個黑洞。你和我都可以變成一個小黑洞，隻要我們隻有一個電子的十億分之一大。如果要使地球變成一個黑洞，那麼地球就必須比乒乓球還要小。如果要使太陽成為一個黑洞，其半徑將隻有2.4千米。
實際上，太陽不會變成黑洞，你和我也不會。我們都沒有大到可以成為黑洞，而有些恒星大到不可避免地會變成黑洞。正如費裏斯在《全部家當》中解釋的那樣，“每顆健康的恒星都代表兩種相反力的平衡。引力要使恒星坍縮；恒星的核產生的向外熱輻射，使恒星向外擴張。在向內的引力和向外的熱輻射的作用下，處於平衡狀態的恒星會有規律地跳動。跳動的脈搏由一種美妙的反饋機製來調節。”這種熱和引力間的反饋機製能使恒星燃燒很長時間，對於太陽這將是100億年，這是太陽壽命的一半。恒星核中的核燃料維持著這種反饋機製，它的燃燒率與恒星質量的立方成正比。這樣，如果一個恒星的質量是太陽質量的10倍，那麼它的燃燒率就是太陽的1000倍，燃燒得更明亮，但也更短。對於任何尺寸的恒星，隻要熱和引力之間的平衡被打破，坍縮就將是不可避免的了。
尺寸像太陽那麼大或質量隻有太陽質量5/7的恒星將變成白矮星。白矮星大小如地球，卻具有太陽那麼大的質量，它將不再坍縮，因為量子力學中的泡利不相容原理在起作用，電子防止了恒星密度的增加。更大的恒星將坍縮得更厲害，常縮小到直徑隻有16.1千米，它們被稱為“中子星”，因為它們的核是由電中性的亞原子粒子組成的。中子星旋轉得非常快，能達到1000周/秒，如果它們還有一個磁場的話，那麼它們將產生很強而又短促的無線電波束，這使它們得到了“脈衝星”的名稱。
更大的恒星可能具有很大的質量，以致它們演化成的白矮星或中子星會繼續坍縮下去，這樣就將形成黑洞。任何物體包括光，都逃不脫黑洞的吸引，隻要它們離黑洞的視界足夠接近，它們就會被吞噬。支配宇宙的正常的引力規律在視界處轉變為支配黑洞的規律。黑洞是這樣一個奇點，在其內部區域特殊的規律起著作用。已有許多不同的理論嚐試著詳細說明黑洞內部所發生的一切。甚至連好萊塢都參與其中，這在迪斯尼公司1979年的電影《黑洞》中有所表現。雖然這部電影視覺上非常壯觀，但卻傻得可愛。一些宇宙學家認為，任何掉入黑洞的物體將被拉長，像麵條一樣，而另一些人則想象著通過黑洞旅行到另一個不同世界的可能性。許多聰明的人為此做了無數的計算，但遺憾的是，還沒有人真正知道將發生什麼。考慮到宇宙大爆炸理論的某些方麵，我們所麵對的奇點為描述黑洞提供了一些線索。不管對黑洞的數學描述有多麼精致，它隻是一個想象的現實。
自惠勒轉而支持黑洞這個想法以來，無數的宇宙學家盡力想弄懂這些奇怪的星體的本性。20世紀七八十年代，直到90年代，關於黑洞的理論層出不窮，引起爭論不斷。有關的理論很多了，但卻存在一個問題：人們還未觀測到黑洞。
天文學家觀測黑洞存在一個固有的問題。從黑洞的定義可知，它們不能被觀測到，隻能從它們周圍的其他恒星和星係的表現來推斷黑洞的存在。隨著1994年對哈勃望遠鏡的修複和X射線望遠鏡的發展，人們不斷進行觀測，積累有用的信息。20世紀90年代後半期和2000年的開頭，根據記錄的數據，許多有關黑洞的預言都被證實。在過去的幾年中，幾乎所有的宇宙學家都認為我們已擁有了證明黑洞存在的證據。然而事情常常是這樣的，當不斷獲得新的信息時，它在解決問題的同時也不斷地帶來新的問題。
彭洛斯所描述的恒星坍塌為一個奇點的過程是對黑洞的最好的理論解釋。這幅藝術創意畫把奇點描繪成在黑洞深處的一個黑點，它是這樣的致密，包括光在內的所有東西都不能逃脫它的引力場。在外麵的3條光線受到奇點和黑洞的引力作用而彎曲，但它們最終還是逃脫了。第4條光線恰好位於被截獲和能逃脫的臨界狀態之上。在最裏麵的第5條光線則完全被截獲了，它永遠不能再從黑洞逃脫。
自1974年天鵝座X1被普遍認為是黑洞的最佳候選者以來，天文學家就一直在這方麵不懈地努力著。天鵝座X1是一個由兩顆恒星組成的雙星係統，這樣的係統在宇宙中很常見，但天鵝座X1的特別之處在於：用光學手段進行觀測時，一顆恒星很亮，但用X射線進行觀測時就變得很暗了；另一顆正好相反，光學觀測時很暗，X射線觀測時就很“亮”。前一顆恒星看來在繞後一顆旋轉。利用數學公式，會發現那顆暗星太重，不會是中子星，非常可能是一個黑洞。20世紀80年代中期，天文學家收集了大量有關天鵝座X1的信息，致使索恩和霍金為它是不是黑洞而打賭。如果是黑洞，霍金要為索恩訂雜誌《雨篷》；如果不是黑洞，索恩要為霍金訂諷刺雜誌《個人觀點》。到1990年，增加的證據使索恩認為，他有95％的機會是對的，但他並不希望霍金認輸。然而，索恩還是寫道：“1990年6月的一個深夜，當我在莫斯科與同事進行研究時，霍金及其隨從闖進了我在加州理工的辦公室，找到了打賭的憑證，寫了一個認輸的便條，並加蓋了霍金的拇指印。”