近日，好莱坞科幻大片《星际穿越》热映，让看过的影迷们都直呼过瘾，进而也成为街头巷尾热议的话题。电影中反复出现的黑洞、虫洞等概念，让我们对深奥的宇宙知识多了一分了解，也使得本来浩瀚的宇宙又增添了更多的神秘感。在影片结尾部分，男主人公欲返回地球，途中他选择坠入黑洞，结果在黑洞奇点附近被未来人类拉进一个五维时空，掀起了全剧高潮。
相比还处于未被验证的理论阶段的“虫洞”概念，科学家们对于黑洞研究的历史颇为久远，并已得到了验证。
黑洞究竟是什么？对它的研究因何而起？怎么能够证实它是真实存在于宇宙中的？同时，黑洞研究到目前为止有哪些新进展？对科学的发展又有哪些作用？就这些问题，中国科学院物理所研究员曹则贤、中国科学院国家天文台科学研究部首席科学家张双南和中国科学院国家天文台首席研究员刘继峰进行了解读。
黑洞是宇宙空间内存在的一种超高密度天体，即使光也无法逃脱它的引力束缚，仪器和肉眼都无法直接观测到。黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种奇异天体，在其视界内，即使光子也无法逃脱它的引力束缚。它完全不发射和反射任何电磁波，仪器和肉眼都无法直接观测到。1967年美国物理学家约翰·惠勒正式开始使用“黑洞”一词。
黑洞就是一个密度足够大的天体，其周围的时空结构使得其发出的光也无法逃逸，因此这样的天体是“黑”的。但是，“黑”的物体在亮的背景上能够被“看见”。当一颗星的质量足够大时，它自身的引力能够引起塌缩，塌缩后其密度更大。塌缩可以是分阶段的。当最后其密度超过某个临界值时，周围的时空结构不允许光的逃逸，这里将成为黑洞。黑洞会吞噬临近区域的任何物质。
现在大家认识最普遍、最明确并且可以精确计算出来的一个形成机制是：黑洞是宇宙中恒星自身能量耗尽时所演变成的一个天体。恒星原始质量不同，它最终的结果就不同。质量比较大的恒星，当其能量耗尽就会变成一个黑洞，小一点的就会变成中子星，再小点的就会变成白矮星。
黑洞研究已有100年历史，爱因斯坦提出广义相对论后，科学界开始了对黑洞的严肃研究。1915年爱因斯坦广义相对论正式发表后，大概过了几个月的时间，黑洞作为广义相对论的一个基本预言这件事就清楚了。对黑洞的研究源于人们研究地球的行为。因为我们人类是住在地球表面，所以从一开始总是研究地球表面的东西。在研究的过程中，人们就会发现我们从地面往天上扔的东西最终都会落回地面，这是因为地球引力的作用。
黑洞确实存在，且在宇宙中为数众多，可以用多种方式探测到。每个星系都存在几百万个小黑洞，每个星系中心都存在一个超大黑洞。科学家是如何证实黑洞真实存在呢？我们知道，黑洞自己的光是逃不出来的，所以不指望能直接观测到它。那么，科学家们只能通过它的行为或者与背景的比照来判断哪个地方有黑洞。首先，一个黑洞可能和另外一个星星组成一个双星系统。
这样，通过观测黑洞旁边那颗星星的行为就能判断出旁边是否有大质量的吸引中心，也就是黑洞。
40年来科学家在银河系中共发现了近20个恒星级黑洞，离我们最近的黑洞在1600光年之外。银河系中预计共有1000万个黑洞。我国科学家目前正在利用我国的重大科学装置郭守敬望远镜（大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，即LAMOST）去发现银河系中更多的黑洞。
科学研究的目的就是理解各种规律，对黑洞的研究就是我们要理解这方面自然规律，其中重要的方面就是理解量子力学和引力理论的关系以及黑洞在宇宙演化中的作用。也不是说黑洞比其他现象重要，只是很多人对这个感兴趣，而很多东西我们又还不理解，所以进行研究。至于弄清楚后，能否实现时空旅行等就都是应用问题了，跟科学研究的目的本身是毫无关系的。