狭义相对论是洛伦兹协变的力学和电动力学，数学基础是反应坐标在两个惯性系之间关系洛伦兹变换式，实际上就是背景时空为闵氏时空的广义相对论特例。
黑洞是广义相对论中的概念，对应一类特殊时空：存在事件视界，将全时空分为两个集合，一个是能被观察者看到的事件的集合，另一个是不能被观察者看到的事件的集合。一般以事件视界作为黑洞的边界。作为最简单的史瓦西黑洞而言，其事件视界是一个二维球面和实数集的直积：S2×R，空间上对应一个球面，半径r=2m。
通俗来讲黑洞就是一个半径小于其史瓦西半径的星体，引力非常之强导致光都无法从中脱离，故从外界看是黑的，因而得名。典型的黑洞是大质量恒星（质量大于30倍太阳质量）晚期经超新星爆发后留下的残骸，即恒星级黑洞。另外，一般认为大多数星系中心都是一个黑洞，叫做星系中心超大质量黑洞。还有微型黑洞，被认为是宇宙大爆炸初期在极高的能量密度下诞生的微观级别的黑洞。
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