N我们所知道的存在的物体在“内部”和“外部”之间的划分就像黑洞一样清楚。我们生活和看到的是外部，没有探测器会带给我们内部的信息。我们可以发送无线电信息或机器人宇宙飞船，但一旦它们进入黑洞内部，我们就再也找不到这些使者了，也找不到任何关于它们遭遇的信息。
黑洞的边界就是它视界．它不是一般意义上的表面——没有物理障碍——但它非常真实。在视界之外，如果物体移动得足够快，它就可以逃脱黑洞的引力;在内部，它需要以超过光速的速度移动，这是自然法则所禁止的。
从某种意义上说，是黑洞是它的视界，因为我们无法通过任何方法观察到它内部的任何东西。内部是大自然最大的秘密，被一层屏障所覆盖，所有东西都能进来，但什么也不能出来。
让黑洞更加神秘的是，根据广义相对论，它们也是完全无特征的，广义相对论是我们对引力如何运作的最佳解释。它们可能产生于不同的环境，就像恒星的死亡和早期宇宙中大量气体的引力坍塌一样，但结果是一样的。甚至被吸进去并形成它的化学成分都是无关紧要的。黑洞向更广阔的宇宙展示的唯一属性是它的质量和旋转速度。
这个结果被戏称为“无头发定理”:无论内部发生了什么，没有“头发”伸出事件视界。(这个名字是由著名的物理学家杜撰的约翰阿惠勒这显然不是一个对发际线后退敏感的男人。)这个定理提出了一个具有挑战性的难题:我们不知道黑洞是否真的删除了它的自传，“忘记”它的过去和它的祖先的组成，或者以某种我们还不知道的方式保存了它。如果这些信息被破坏了，这就违反了量子力学的原则之一;如果它被保存下来，就需要一个超越广义相对论的理论。
黑洞的内部不仅仅是宇宙中一个难以企及的区域。它是最极端物理的实验室:最强的引力和最强烈的量子过程。由于这个原因，物理学家们对了解内部发生了什么很感兴趣，即使他们因为缺乏直接的实验或观察来检验他们的想法而感到沮丧。
黑洞被认为遵循着被戏称为“无毛定理”的理论:无论黑洞内部发生了什么，都没有“毛发”伸出视界。
我们无法穿透空洞的视界，但这并不意味着我们对黑洞的内部一无所知。我们很确定黑洞不包含通往另一个空间区域(虫洞)或另一个现实的入口，无论如何科幻小说可能已经告诉我们了。大多数物理学家还合理地确定，要对黑洞内部进行完整的描述，需要量子引力理论，一种统一量子物理学和广义相对论的理论，或者可能是我们当前引力模型的修正版本。这种理论的完整结构尚不清楚，但研究人员对它可能的样子已经有了一些概略的描述。
雅科夫·鲍里索维奇·泽尔多维奇，雅各布·贝肯斯坦，尤其是斯蒂芬·霍金，提出了一种混合方法。在没有量子引力理论的情况下，他们利用粒子物理学和广义相对论来证明视界具有非零的温度，因此会发光，尽管非常微弱。这种光线被称为霍金辐射;当一个电子和一个正电子、一对对光子等伴生粒子在强烈的引力场中产生时，它就产生了。一个粒子落入黑洞，而另一个粒子逃脱。
由于来自黑洞的能量是新产生的粒子质量的来源(通过E＝mc2)，黑洞的质量会随着每一个逃逸的粒子而轻微收缩。不幸的是，像我们看到的那样，黑洞的视界温度很低，所以相应地霍金辐射比其他光源要弱得多。然而，如果存在非常低质量的黑洞，它们会在霍金辐射的作用下发出明亮的光芒，并相对迅速地衰减，蒸发成零。观察这样一个黑洞的消失可能有助于回答这样一个问题:信息是真的丢失了，还是只是被视界隐藏了。
有趣的是，霍金自己认为这个问题已经解决了，至少在原则上是这样:黑洞保存了它们吞噬的信息，就像全息图保存了三维的信息，即使它们是二维的图像。他的假设是基于弦理论的一个想法，在我们的四维宇宙(三维空间加上时间)中还不成立，而是一个抽象的、高维的宇宙。因此，并不是每个人都相信霍金的论证，即使他们同意黑洞不会忘记它们的起源。
霍金辐射大概由各种各样的东西组成，包括我们在实验室中从未见过的奇异粒子，如暗物质和引力子。这是一个有趣的想法，虽然自然再次残酷地干扰了我们对它的研究，通过使微小黑洞稀少或可能不存在。我们可能能够看到来自更大黑洞的霍金辐射，但前提是它不是积极地以物质为食，而且黑洞非常近。(另一个选择是在实验室里创造一个小黑洞，但如果没有某种新的、奇特的物理学，我们就无法获得必要的能量。)
它是已知的离地球最近的黑洞，有着非常令人难忘的名字天鹅座V404，距离地球8000光年．虽然从宇宙的角度来看，这只是一根毫毛的宽度，但它已经足够远，我们无法近距离研究它。(相比之下，最远的人造探测器——旅行者1号——比17光略多一点小时在写作的时候离开了。)离我们最近的超大质量黑洞(其质量超过太阳的10万倍)甚至更远:26000光年。这是位于银河系中心的怪物，被称为人马座A*(读作“A星”)。
我们可以看到像V404天鹅座这样的黑洞被它们周围的物质所包围:例如，从伴星上剥离下来的物质在绕黑洞运行时升温，释放出强烈的x射线和射电辐射。多亏了去年的高分辨率观测，天文学家已经测量到了非常靠近M87星系巨大黑洞的轨道．和跳舞的明星和附近的等离子体人马座A*揭示了黑洞的存在，帮助我们的星系保持在一起。
随着技术的不断改进，我们将能够更好地观察黑洞，更接近视界。然而，自然界仍然隐藏着黑洞内部的秘密，也许永远都不为人知。
马修·弗朗西斯是一位物理学家、科学作家、演说家、教育家，经常戴着一顶时髦的帽子。他目前正在写一本关于宇宙学的书，书名暂定《小路，黑暗的天空:宇宙之旅》．
