「黑洞」的發現
1915年，物理學家愛因斯坦提出著名的「愛因斯坦場」方程。在德軍東線戰場裡服役的天文學家卡爾·史瓦西，在一封信上看見了愛因斯坦的這項轟動的理論發現。
由於算法原因，愛因斯坦場方程在當時只有近似解，這點燃了史瓦西的科研欲望。在炮火連天的前沿陣地，他利用作戰間隙潛心研究，他居然給出了這個方程的精確解，解決了這項世界級物理難題。
在「愛因斯坦場「方程中，愛因斯坦沿用的是傳統的直角坐標系，所以對一個對稱的、不自旋、不帶電荷的有質量球體進行計算，只能給出一個近似解。但史瓦西則另闢蹊徑，他引入的坐標系類似於極坐標系，從而可以得出精確解。
他將自己的研究成果寄給愛因斯坦，得到了愛因斯坦的誇讚。愛因斯坦場方程的這個精確解，從此被命名為「史瓦西度規」，這也正是愛因斯坦場方程的第一個精確解。
而在此基礎之上，史瓦西發出了第二篇論文，其中給出了「史瓦西內解」，以及計算黑洞視界半徑的公式，由此，黑洞的視界半徑便被稱為「史瓦西半徑」，並把上述天體周圍史瓦西半徑處的想像中的球面，叫作視界。
簡單來說，史瓦西設定了這樣一個天體，它的電荷量為0，也就是它呈電中性，它的角動量為0，也就是不自轉，宇宙常數也為0。這本可以用於描述地球和太陽之類自轉緩慢的天體，但如果它的質量增大到足夠大之後，它的逃逸速度將超過光速。這就意味著沒有任何東西能夠逃出它的魔掌，所以它本身也無法被看見，這就是「黑洞」。
史瓦西的這篇論文，讓大家從此知道了，在茫茫宇宙之中存在著「黑洞」這種特殊的天體，然而那個時候史瓦西並不喜歡這樣的計算結果，所以並沒有給這種特殊天體起名字。
黑洞無毛理論
1939年，「原子彈之父」奧本海默在史瓦西的基礎上，通過對愛因斯坦場方程的推導，得出了這樣的結論：」一顆足夠重量的死恆星將會崩裂，它製造出極密的堆積，以致光都無法穿越。這顆恆星會一直分裂下去，而宇宙空間則會像個黑鬥篷一樣將其包裹。在這個堆積中心，空間會無盡地彎曲，物質無窮密集，形成一種既密實又單一的矛盾景象。」
這也就是我們現在說的物質為零的「黑洞中心」。但是那個時候還沒有一個準確的詞去描述這種現象。
曾研究出「液滴模型」，為後來的原子彈製造打下了基礎的著名科學家惠勒卻反對奧本海默的說法，他在1958年與奧本海默的論戰中，曾信誓旦旦地說：「這個崩潰理論未能很好地解釋類似恆星中物質的命運，物質怎麼可能竟然發展到無物質呢。畢竟，物理法則怎麼可能發展到違背自己以達到「無物理」的地步呢？」
然而，當隨著解釋這顆崩裂行星的內部和外部的數學公式出現時，他與其他一些學者都被說服了，成了忠實擁護者。
1969年在紐約的一次會議上，他為了說服場下聽眾，他靈機一動，冒出了「黑洞」這個詞，以描述這些恆星可怕而充滿戲劇性的命運。「黑洞」一詞從此流傳開來。
惠勒當時提出了著名的「黑洞無毛定理」。這個定理是對經典黑洞簡單性的敘述，它說的是，無論什麼樣的天體，一旦塌縮成為黑洞，幾乎不保持形成它的物質所具有的任何複雜性質。它對前身物質的形狀或成分都沒有記憶，它就只剩下電荷、質量和角動量三個最基本的性質。質量M產生黑洞的視界；角動量L是旋轉黑洞的特徵，在其周圍空間產生渦旋；電荷Q在黑洞周圍發射出電力線，這三個物理守恆量唯一地確定了黑洞的性質。因此，也有人將此定理戲稱為「黑洞三毛定理」。（毛髮是形象地比喻黑洞就是光溜溜一個天體，沒有任何複雜性質）
1973年霍金、卡特爾等人嚴格證明了「黑洞無毛定理」：「無論什麼樣的黑洞，其最終性質僅由幾個物理量（質量、角動量、電荷）唯一確定」。
霍金在1971~1972年研究了黑洞事件視界截面面積的演化，並發現這個面積是不減的。這就是所謂的黑洞面積定理。黑洞無毛定理表明黑洞的形成會導致熵的丟失。
簡單而言，霍金認為：黑洞無毛也無熵增。這在當時得到了許多科學家的認同，根據愛因斯坦廣義相對論所預言的「經典黑洞」，是無毛的，看起來似乎無熵可言！
但是有一位科學家表示了反對，那就是惠勒的學生貝肯斯坦。貝肯斯坦認為，為了保存熱力學第二定律，黑洞一定要有「熵」！
「熵」是什麼
隨著科學的發展，牛頓經典力學的一些局限性也暴露了出來，比如牛頓經典力學認為力學過程是可逆的，可逆性是指時間反演，即過程按相反的順序進行。在經典力學的運動方程中，把時間參量 t換成-t，就意味著過程按相反的順序歷經原來的一切狀態，最後回到初始狀態。
1850 年克勞修斯在論文中提出了一條基本定律：「沒有某種動力的消耗或其他變化，不可能使熱從低溫轉移到高溫。」
這個定律被稱為熱力學第二定律。而熱力學第二定律則與力學過程的可逆性相矛盾。
所以克勞修斯在 1854 年的隨筆《關於熱的力學理論的第二基礎定理的一個修正形式》提出了一個反映自發過程不可逆性的物質狀態參量來解釋這種現象，來增加熱力學第二定律的說服力。
克勞修斯從熱機的效率出發，認識到正轉變（功轉變成熱量）可以自發進行，而負轉變（熱量轉變成功）作為正轉變的逆過程卻不能自發進行。負轉變的發生需要同時有一個正轉變伴隨發生，並且正轉變的能量要大於負轉變，這實際是意味著自然界中的正轉變是無法復原的。
基於此，克勞修斯提出了熱力學第二定律的又一個表述方式，也被稱為熵增原理，那就是：不可逆熱力過程中熵的微增量總是大於零。在自然過程中，一個孤立系統的總混亂度（即「熵」）不會減小。
簡而言之就是孤立系統的熵永不自動減少，熵在可逆過程中不變，在不可逆過程中增加，可以說非常鮮明地指出了不可逆過程的進行方向。
熵增原理是熱力學第二定律的另外一種表述形式，但卻又擁有更加深刻的含義，因為它創造了「熵」這個概念。
熵增原理表明，在絕熱條件下，只可能發生dS≥0 的過程，其中dS = 0 表示可逆過程；dS>0表示不可逆過程,dS<0 過程是不可能發生的。但可逆過程畢竟是一個理想過程。因此，在絕熱條件下，一切可能發生的實際過程都使系統的熵增大，直到達到平衡態。
黑洞無毛是否有熵之爭
貝肯斯坦之所以會認為黑洞無毛卻有熵，是因為當時惠勒和貝肯斯坦正在悠然自得地喝下午茶。惠勒突發奇想，問貝肯斯坦：「如果你倒一杯熱茶到黑洞中，會如何？」惠勒的意思是說，熱茶既有熱量又有熵，但一切物質被黑洞吞下後就消失不見了，造成總體的「熵值」似乎不是增加而是減少了，這不是有悖熱力學第二定律嗎？
老師提出的問題，令貝肯斯坦日夜苦思，也激發了他無比的想像力。最終貝肯斯坦才提出黑洞無毛卻有熵的論斷。他認為：「當你扔進黑洞一些物質，例如像惠勒問題中所說的一杯茶。之後，黑洞獲得了質量，黑洞的面積是和質量成正比的，質量增加使得面積增加，因而熵也增加了。黑洞熵的增加抵消了被扔進去的茶水的熵的丟失。」
所以貝肯斯坦才提出黑洞的熵應該正比於黑洞事件視界截面的面積。
霍金認為貝肯斯坦理解錯了他的面積不減定理，1973年，霍金與巴丁以及卡特建立了黑洞的力學四定律，來反駁貝肯斯坦，霍金認為，如果有熵的話，就需要一個溫度的概念。有溫度就會存在熱輻射，而這對於經典黑洞來說是不可能的。因為愛因斯坦廣義相對論所預言的「經典黑洞」是無毛的，看起來似乎無熵可言！蓋羅奇甚至在1971年設計了一個模型來反駁貝肯斯坦的說法。
貝肯斯坦陷入了一個非常尷尬的境地，然而惠勒卻很支持他的看法，1973年霍金訪問莫斯科，與前蘇聯物理學家澤爾多維奇和斯塔羅賓斯基討論了超輻射的問題。霍金認為澤爾多維奇和斯塔羅賓斯基關於超輻射的討論在物理上是可靠的，但不太喜歡他們計算超輻射的方式。所以在他們的基礎上提出了霍金輻射與霍金溫度。然而這兩項理論的提出卻證明了貝肯斯坦的論斷是正確的！
最終，霍金不得不接受了貝肯斯坦關於黑洞熵的想法，並給出了黑洞熵和面積的比例係數-1/4。這個黑洞的熵的表達式被人們稱為貝肯斯坦霍金熵。
總結
這是一個很有趣的結果，即使強如黑洞，也無法逃脫熵增。所以，這就讓科學家又再次思考，宇宙是否也逃離不了熵增定律。
熱量只能從高向低流動，如果要反過來，就必須額外消耗能量。事物會自發從有序態轉化成無序態。
根據愛因斯坦博士的質能轉換方程式，我們知道質量和能量是可以相互轉換的。也就是說物質可以變為能量，宇宙萬物量終逃不過熵增的「腐蝕」。
比如說我們的地球，地球上的生物通過從環境攝取低熵物質（有序高分子）向環境釋放高熵物質（無序小分子）來維持自身處於低熵有序狀態。而地球整體的負熵流來自於植物吸收太陽的光流（負熵流）產生低熵物質。使得地球上會出現生物這種有序化的結構。不至於使熵一直處於增大的狀態，
再比如人體，薛丁格在他在《生命為何物》中談道「生命以負熵為食，最終走向消亡」：
「一個生命體的熵是不可逆增加的，當趨於接近最大值的危險狀態，那便是死亡的到來。生命體作為一個非平衡的開放系統要擺脫死亡，從物理學的觀點看，唯一的辦法就是從環境中不斷汲取負熵來抵消自身的熵增加，有機體是依賴負熵為生的。」
那如果宇宙呢？如果宇宙是一個封閉系統的話，我們不斷在消耗著能量，且不可逆，熵不斷在增加正在走向它的最大值，因此宇宙一旦到達熱動平衡狀態，就完全死亡。這種情景稱為「熱寂」，這樣的宇宙中再也沒有任何可以維持運動或是生命的能量存在。