الثقب الأسود هي منطقة في الفضاء، عبارة عن كتلة كبيرة في حجم صغير تسمى الحجم الحرج بالنسبة لهذه الكتلة، حيث تبدأ المادة بالانضغاط تحت تأثير جاذبيتها الخاصة ويحدث فيها انهيار من نوع خاص هو الانهيار بفعل الجاذبية ،و ذلك ينتج عن القوة العكسية للانفجار حيث أن هذه القوة تضغط النجم و تجعله صغيرًا جدًا وذا جاذبية قوية خارقة، ويزداد تركيز الكتلة أي كثافة الجسم (نتيجة تداخل جسيمات ذراته وإنعدام الفراغ البيني بين الجزيئات)، وتصبح قوّة جاذبيته قوّية إلى درجة لا يمكن لأي جسم يمر بمسافة قريبة منه أن يفلت من جاذبيتهُ مهما بلغت سرعته وبالتالي يزداد كمّ المادة الموجودة في الثقب الأسود، وبحسب النظرية النسبية العامة لـأينشتاين فإن الجاذبية تقوّس الفضاء الذي يسير الضوء فيه بشكل مستقيم بالنسبة للفراغ، وهذا يعني أن الضوء ينحرف تحت تأثير الجاذبية، أما الثقب الأسود فإنه يقوس الفضاء إلى حد يمتص الضوء المار بجانبه بفعل الجاذبية، وهو يبدو لمن يراقبه من الخارج كأنه منطقة من العدم إذ لا يمكن لأي إشارة أو معلومة أو موجة أو جسيم الافلات من منطقة تأثيره فيبدو بذلك أسود. وأمكن معرفة وجوده بمراقبة بعض الأشعاعات من الأشعة السينية التي تنطلق من المواد حين تتحطم جزيئاتها نتيجة أقترابها من مجال جاذبية الثقب الأسود وسقوطها في هاويته، وللتوضيح فإن تحول الكرة الارضية إلى ثقب أسود يستدعي تحولها إلى كرة نصف قطرها 0.9 سم وكتلتها نفس كتلة الأرض الحالية.
أي بمعنى انضغاط مادتها لجعلها من غير فراغات بينية في ذراتها وبين جسيمات نوى ذراتها، مما يجعلها صغيرة ككرة المنضدة في الحجم ووزنها الهائل يبقى على ما هو عليه. حيث أن الفراغات الهائلة بين الجسيمات الذرية نسبة لحجمها الصغير يحكمها قوانين فيزيائية لا يمكن تجاوزها أو تحطيمها في الظروف العادية
كان طرح فرضية إمكانية وجود مثل هذه الظاهرة هو اكتشاف "رومر" أن للضوء سرعة محدودة وهذا الاكتشاف يطرح تساؤل لماذا لاتزيد سرعة الضوء إلى سرعة أكبر وكانت الأجابة: لأنه قد تكون للجاذبية تأثير على الضوء ومن هذا الاكتشاف كتب "جون مينشل " عام 1783م، مقالاً أشار فيه إلى أنه قد يكون للنجم الكثيف المتراص جاذبية شديدة جداً، إلى أن الضوء لا يمكنهُ الإفلات منها. فأي ضوء ينبعث من سطح النجم تعيده هذه الجاذبية، وأقترح أيضاً وجود نجوم عديدة من هذه النجوم، مع أننا لا يمكننا أن نرى الضوء لأنها لا تبعثه إلا أننا نستطيع تلمس جاذبيتها. وهذه النجوم ما نسميه "بالثقوب السوداء ". فهي فجوات في الفضاء، وأهملت هذه الأفكار لأن نظرية موجات الضوء كانت سائدة في ذلك الوقت. وفي 1796م، أعاد العالم الفرنسي بيير سيمون لابلاس هذه الفكرة إلى الواجهة في كتابه Exposition du Système du Monde (تقديم نظام الكون)، لكن معاصريه شككوا في صحة الفكرة لهشاشتها النظرية. إلى أن جاءت نظرية النسبية العامة لالبرت اينشتاين التي برهنت عن إمكانية وجود الثقوب السوداء. فبدأ علماء الفلك يبحثون عن آثارها، حيث تم اكتشاف أول ثقب أسود سنة 1971م. وتحولت الآراء حول الثقب الأسود إلى حقائق مشاهدة عبر المرقاب الفلكي الراديوي الذي يتيح للراصدين مشاهدة الكون بشكل أوضح، وجعل نظرية النسبية حقيقة علمية مقبولة عند معظم دارسي علوم الفيزياء
يتكون النجم من كمية من الغازات الهيدروجين بالتجمع والتهافت والانخساف على بعضها البعض ومع هذا التقلص يزداد تصادم الغازات فيما بينها بسرعات كبيرة، ويسخن الغاز حتى يصبح حاراً جداً إلى درجة أن تندمج ذرات الهيدروجين عند تصادمها لتكونّ الهليوم، بشكل تفاعل نووي يشابه تفاعلات القنبلة الهيدروجينية لكون حجم النجم ضخم ويستطيع مقاومة جاذبيته الذاتية بعد أن يكون قد أستهلك كامل وقوده. فعندما يكون النجم صغيرا تقترب جسيمات المادة من بعضها البعض كثيرا ووفقاً لمبدأ "باولي " في الاستبعاد يجب أن تكون سرعات الجسيمات أكثر منه بين الإلكتروات ولذلك سميت نجوم نيوترونية قد لا يتعدى نصف قطرها عشرة أميال أو نحوه مع كثافة عالية تعد بمئات الملايين من الأطنان في الأنش الواحد ويتم التنبؤ بوجودها ولم يتمكن من مشاهدتها ولم تكتشف إلا بعد فترة طويلة.
وستكون نهاية الزمان ونهاية أي نجم المنسحق بشكل هذا المتفرد ولا يمكن للمعلومات أن تأتينا لأنها قد تعطلت إلا أن أي مشاهد خارج المتفرد لا يتأثر بتعطيل هذه القوانين (وهذا يعني ان قوانين الفيزياء التي نعرفها لا تعمل داخل الثقب الأسود لأنها تكون معطلة مثل الانفجار العظيم تتعطل فيه القوانين لكن نحن خارج الثقب الأسود لا نتأثر بهذا التعطيل). وبعبارة أخرى إن هذه القوانين لا تتعطل ولكنها تعمل وفق أبعاد أخرى تشمل بيئة الثقوب السوداء حسب رأي علماء الفلك.
وهناك حلول أخرى للنسبية العامة تحمي رائد الفضاء كي يتفادى الاصطدام بالمتفرد وهي أن يقع وسط ثقب دودي ويخرج في منطقة أخرى للكون وهذه الحلول تفتح إمكانات كبيرة في السفر عبر الفضاء والزمان وهي ما زالت آراء نظرية لا وجود لها في واقعنا الحالي.
ولكن هذه الأحداث ليست مستقرة فوجود أي شي قد يغيرها والشخص الموجود في التفرد لا يمكن أن يكون إلا في مستقبله لان قوانين الرقابة الكونية cosmic censorship تنص على أنه لا يمكن أن يكون المتفرد إلا في الماضي السحيق (الانفجار العظيم ) أو في المستقبل ويحتمل أن تثبت أي صيغة للرقابة الكونية أنه قد يكون ممكن السفر عبر الماضي على مقربة من المتفرد العادي...
.
