黑洞並不是由任何元素組成的，另一方面黑洞的密度也不是無限大。
關於密度
大家應該都知道，黑洞是根據廣義相對論預言的一個天體，它早在相對論提出後一年左右就被天文學家史瓦西在廣義相對論的引力場方程一個解裡發現了。根據他得到的史瓦西半徑公式，當一定的質量壓縮到一定的半徑範圍內，就能產生黑暗的視界，就能形成黑洞。我們先來看看這條史瓦西半徑公式：
但很明顯這條公式裡，黑洞的質量跟密度並不成正比，而是跟半徑成正比，而半徑的三次方才是與密度成正比。因此，黑洞的密度並不是恆定的，也不是質量越大密度越大，而是剛好相反，黑洞的質量越大，密度反而越小。
不過這裡得到的密度並不是真正的密度，而是平均密度。黑洞並沒有一個固體或液體或氣體或等離子體……的表面，反正就是沒有任何物質表面就對了，理論上它的所有質量都集中在中心的奇點上，這中心奇點的密度才是無限大的。
那麼這個奇點會由什么元素構成嗎？回答這個問題之前我們要先來看看坍縮的過程。
坍縮
在史瓦西推算出史瓦西半徑公式後，他就認為，當天體坍縮到視界半徑以內後，就不會有任何物理過程能阻擋它繼續坍縮了，它最終會坍縮成無窮小的一個奇點。
對於史瓦西解，廣義相對論的創立者愛因斯坦本人是很讚賞的，因為它是廣義相對論的第一個精確解。但對於他推算出來的奇點，愛因斯坦是拒絕的，他認為必然有某種機制阻止這種無限的坍縮。
泡利不相容原理
後來，隨著量子力學的發展，科學家對於微觀的物理機制有了更深的認識。根據量子力學，物理學家泡利提出了一種物理機制：泡利不相容原理。他指出兩個以上的費米子（構成萬物的物質粒子，與之對應的是傳播物質粒子間相互作用的玻色子）不能擁有完全相同的量子態。根據這一原理，原子的同一軌道最多只能擁有兩個核外電子，這樣才能通過兩個電子擁有相反的自旋來避免擁有完全相同的量子態。這意味著當核外電子數高於2時，所有的核外電子不能佔據同一原子軌道。
錢德拉塞卡極限
上世紀二十年代末，一位來自印度的英國留學生，著名的相對論權威愛丁頓的學生錢德拉塞卡據此（泡利不相容原理）提出電子簡併壓的概念。當恆星演化到末期，核聚變終止，無法產生能量用於抵抗引力，剩餘物質在引力作用下將會向內坍縮，當剩餘質量小於錢德拉塞卡極限，坍縮最終會在停止，剩餘物質會處於電子簡併態，達到原子物質所能達到的最大密度。但當剩餘質量超過這一極限，剩餘物質就會突破電子簡併壓，繼續向內無限坍縮下去……
奧本海默極限
到了上世紀三十年代初，科學家通過α粒子轟擊實驗又在原子核裡發現了中子，由於中子同樣遵守泡利不相容原理，隨後美國物理學家奧本海默就據此提出了中子簡併壓的概念。他認為當恆星最終坍縮到電子簡併態並超過錢德拉塞卡極限極限後，帶負電荷的電子會在巨大的引力作用下突破電子簡併壓力被壓入原子核，與核內帶正電荷的質子結合成為不帶電的中子，然後會在中子簡併壓的作用下停止繼續坍縮，從而形成內核由中子簡併態物質構成的中子星。
在這個階段，原子、元素都已經不復存在了，因為中子簡併態的內核裡既沒有質子，也沒有核外電子，自然就沒有所謂的原子、元素這些東西了。
但奧本海默同時指出，當剩餘質量超過了某一極限（奧本海默極限），剩餘物質就會在巨大的引力作用下突破中子簡併壓，此後就沒有任何已知物理機制能讓其停止坍縮了，它最終會坍縮成一個無窮小的奇點。黑洞最終無可避免地產生了。
結論
於是又回到故事的開頭了……只要恆星足夠大，最終的結局依然是黑洞。而從上面的恆星坍縮過程可以看到，當恆星坍縮到中子簡併態，就已經不存在所謂的原子和元素了。自然中子簡併態繼續坍縮產生的黑洞也不會有什麼原子、元素了。
黑洞的物理狀態跟我們已知的任何一種物質形態都不一樣，它的裡面是一個空無一物的彎曲空間和一個無限彎曲的奇點，這個奇點的物理狀態目前沒有任何理論可以描述，相對論只能給出一個定義：時空無限彎曲的一點。然而，我們知道，在物理裡，無限是沒有意義的……
廣義相對論表示：我能怎麼辦，我也很絕望啊……