一锅水快要烧开时，气泡总是先在锅底的划痕处冒出来。涨落需要一个起点，起点越明显，越容易长起来。早期宇宙里也有这样的起点：某些区域的密度比周围高一点点。如果高得足够多，这块区域会直接坍缩成黑洞，完全不需要经过恒星这一关，也不必等第一代星光亮起。
原初黑洞形成时的质量约等于当时视界内的质量，M ≈ 2×10⁵ 倍太阳质量乘以形成时间（以秒计）。10⁻⁵ 秒形成的约 1 倍太阳质量，10⁻²³ 秒形成的约 10¹⁵ 克。它们能否构成暗物质至今没有确证，但小行星质量段等窗口仍未被完全排除。
不需要恒星，早期宇宙可以直接坍缩
普通黑洞来自大质量恒星的核心坍缩，这条路要求宇宙里已经有恒星。
原初黑洞走的是另一条：在辐射主导的早期，密度涨落如果超过某个阈值，引力就能压过辐射压，把一块区域直接压进视界之内。
1974 年，Carr 与霍金把这条路算成了一套可以检验的预言：不同质量的原初黑洞，应该在今天留下不同的观测痕迹。
形成时间与质量一一对应
早期宇宙的视界尺寸随时间线性增长，视界内的质量也是。M ≈ c³t/G，换成好用的单位就是每秒约 2×10⁵ 倍太阳质量。
所以时间成了质量的标签：越早形成，质量越小。
10⁻²³ 秒对应约 10¹⁵ 克，10⁻⁵ 秒对应约 1 倍太阳质量，1 秒对应约 2×10⁵ 倍太阳质量——最后这个量级，正好是超大质量黑洞种子的候选区间。
大多数质量窗口已经被观测关掉
如果原初黑洞大量存在，它们会充当引力透镜，让背景恒星短暂变亮。几场长周期巡天没有看到足够多的这类事件。
它们蒸发时释放的粒子还会改变微波背景与轻元素丰度，这两项也给出了很强的上限。
结果是：从月球质量到恒星级黑洞这一大段，原初黑洞最多只能占暗物质的一小部分。剩下的缝隙在更小和更大的两端。
它能解释的事情太多，这恰恰要警惕
原初黑洞被用来解释过暗物质、超大质量黑洞的种子、甚至某些引力波并合事件的高质量端。
每一条解释单独看都说得通，但解释力强不等于证据强。一个好的候选，需要给出可以被证伪的具体预言。
目前为止，还没有一项观测要求「必须有原初黑洞」。这也是它仍停留在候选名单上的原因。
| 参数 | 数值 | 口径与来源 |
|---|---|---|
| 10⁻²³ 秒形成时的质量 | 约 10¹⁵ 克 | M ≈ c³t/G |
| 10⁻⁵ 秒形成时的质量 | 约 1 倍太阳质量 | 同上 |
| 1 秒形成时的质量 | 约 2×10⁵ 倍太阳质量 | 同上 |
| 10¹⁵ 克原初黑洞的蒸发时标 | 约 10¹² 年 | 半经典蒸发公式 |
| 今日蒸发完的质量 | 约 2×10¹⁴ 克 | 寿命等于宇宙年龄 |
| 小行星质量段窗口 | 约 10⁻¹⁶–10⁻¹² 倍太阳质量 | 现有约束尚未完全覆盖 |
哪些是观测，哪些还是推断
常见问题
形成方式不同。原初黑洞不来自恒星坍缩，质量可以远小于一个太阳，也可以远大于任何恒星残骸。
不危险。能靠近地球的小质量原初黑洞极其稀少，即使存在，其引力效应也微乎其微，可以忽略。
因为它们几乎不发光，只通过引力起作用，符合暗物质的基本特征。但「符合」只是必要条件，不是证据。
延伸阅读
- Carr, B. J. & Hawking, S. W. 1974, Black holes in the early Universe, MNRAS 168, 399
- Carr, B. et al. 2021, Constraints on primordial black holes, Reports on Progress in Physics 84, 116902
- LIGO 官方站点（ligo.org）— 双黑洞并合事件的公开目录