就目前所知，宇宙中大约有2000亿颗恒星。但是，宇宙到底从何而来？它的产生方式是什么？它为什么会诞生？我们对此一无所知。自人类文明起源开始，各类文化群体对此都有着自己的解释，笃信宇宙宗教起源的代表与捍卫科学理论的人之间就经常为此发生争辩。几千年前，大自然发挥着极其重要的作用。面对变化莫测的自然界，人类选择了神灵崇拜作为解释方式，从而使人类的存在，以及各种神秘自然现象有了合理的解释。在耶稣诞生6个世纪之前，贸易使整个地中海地区繁荣兴旺。与此同时，理性思考也逐步代替了神话传说，希腊人开始将众神赶出他们的世界，哲学家泰利斯引发了一场科学革命。到了公元130年，天文学家托勒密结束了希腊自然哲学时代，其伟大思想直到16世纪仍具有巨大的影响力。著名物理学家赖因哈德·；费曼曾经写道：设想这个世界就是众神之间的一场游戏，人类则充当观众。我们不知道规则，只能默默观望。但是，在观看了一定时间之后，我们就会领悟其中的一些游戏规则，这些规则，就是我们所说的基础物理学。在人类历史上，有一些人对科学的发展起到了决定性作用，比如艾萨克·；牛顿。牛顿绝对是个陉人——他聪明过人，而又离群索居，沉闷无趣，敏感多疑，注意力很不集中（据说，早晨，他把脚伸出被窝之后，有时候突然之间思潮汹涌，会一动不动地坐上几小时），干出非常有趣的怪事。他建立了自己的实验室，也是剑桥大学的第一个实验室，接着就从事异乎寻常的试验。有一次，他把一根大针眼缝针——一种用来缝皮革的长针——插进眼窝，然后在“眼睛和尽可能接近眼睛后部的骨头之间”揉来揉去，目的只是为了看看会发生什么事情。结果，说来也奇陉，居然什么事f青也没有。另一次，他瞪大眼睛看着太阳，能望多久就望多久，以便发现他的视力因此有什么损害。他又一次没有受到严重的伤害，虽然他不得不在暗室中待了几天，等着眼睛恢复过来。与他非凡的天才相比，这些奇异的信念和古怪的特点算不了什么。伍尔斯索普庄园是这位天才的摇篮，也是他的避风港。在这里，他进行了广泛的试验以研究圆周运动以及光的物理性质。一天，疲惫的他来到花园中的一棵苹果树下休息。当一个苹果落下时，他问自己，使苹果掉落的这个力，是否也作用于月球，将其限制在地球附近呢？最后，他得出结论：所有物体，不论质量大小，相互间都有力的作用，这就是万有引力定律的基础。1686年，牛顿写出了他最杰出的著作——《自然哲学的数学原理》，简称《原理》。《原理》一直被称为“最难看懂的书之一”（牛顿故意把书写得很难，那样就不会被所谓的数学“门外汉”纠缠不休），但对看得懂的人来说，它是一盏明灯。它不仅从数学的角度解释了天体的轨迹，而且指出了使天体运动的引力——万有引力。突然之间，宇宙里的每种运动都说得通了。运用牛顿运动定律，就能对自然界中的任何运动进行计算，不论是一滴雨，还是一场流星雨。牛顿的创新为那一黑暗时期带来了光明，他所创立的微分为力学的发展奠定了基础。他还对行星轨道的稳定性做出了令人信服的解释，天文学从此变得可以计算，天体物理学也由此诞生。牛顿引发了现代科学革命。他对于这个世界的观察方法和思考方式都成为了现代科学的标准，将自己的一生都投入到了与神灵的较量之中。他证明了数学在自然科学研究中的重要地位，还让人类对于这个世界的理解达到了一次真正的统一。后人以此为基础，实现了对星体运行轨道的准确计算，以及对可能发生的情况进行预测。毋庸置疑，这是将数学应用于自然研究的一次伟大成功。现在，发射一艘航天飞船所需的全部运算都以17世纪艾萨克·；牛顿所设定的方程式作为基础。只有在这些方程的帮助下，我们的技术人员才可以精确地计算出火箭的动力要达到多强，才可以让宇宙飞船克服地心引力，飞向太空。此外，牛顿还注意到地球、月球及其他星体的轨道都呈椭圆形。没有牛顿发现的这一切，进行宇宙探索只能是一句空谈。在牛顿之后不久，有一位名叫约翰·；米切尔的英国科学家认为，宇宙中存在着一些密度很大的天体，即使是光线也会被它们吸收。法国数学家和天文学家拉普拉斯在这方面的研究更为透彻，但取得最大成果的是奥本海默和他的同事。奥本海默和施耐德共同完成了一篇论文，对恒星的坍缩以及星云进行了详细的描述，这些都与我们现在所获得的知识非常相符。但在当时，他们并没有将描述的对象称为黑洞，黑洞这个名字是后来才出现的。黑洞是1969年美国科学家约翰·；惠勒为形象描述200年前的天体物理思想时所杜撰的名字。那时候，共有两种光理论：一种是牛顿赞成的光的微粒说；另一种是光的波动说。我们现在知道，实际上这两者都是正确的。由于量子力学的波粒二象性，光既可认为是波，也可认为是粒子。在光的波动说中，不清楚光对引力的反应如何。但是如果光是由粒子组成的，人们可以预料，它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。起先人们以为，光粒子无限快地运动，所以引力不可能使之慢下来，但是罗麦关于光速度有限的发现表明，引力对它也有着重要效应。1783年，剑桥的学监约翰·；米切尔在这个假定的基础上，在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。他指出，一个质量足够大并足够紧凑的恒星会有如此强大的引力场，以致于连光线都不能逃逸——任何从叵星表面发出的光，还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米切尔暗示，可能存在大量的这样的恒星，虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们，但我们仍然可以感受到它们的引力的吸引作用。这正是我们现在称为黑洞的物体，它是名副其实的——在空间中的黑的空洞。几年之后，法国科学家拉普拉斯侯爵提出和米切尔类似的观念。非常有趣的是，拉普拉斯只将此观点纳入他的《世界系统》一书的第一版和第二版中，而在以后的版本中将其删去了，可能他认为这是一个愚蠢的观念（此外，光的微粒说在19世纪变得不时髦了，似乎一切都可以用波动理论来解释，而按照波动理论，不清楚光究竟是否受到引力的影响）。事实上，因为光速是固定的，所以，．在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理实在很不合适。比如，从地面发射上天的炮弹由于引力而减速，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，那么牛顿引力对于光如何发生影响呢？直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前，一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。甚至又过了很长时间，这个理论对大质量恒星的研究意义才被理解。根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发出的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。等恒星的半径小到某个特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。如果黑洞太过于靠近我们的地球，那将是非常危险的一件事情。它仿佛是个贪婪的魔鬼，会吸收它附近的任何物质，不管是空气还是恒星。P3-13
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