通过从1907至1915年8年间的努力，爱因斯坦基于狭义相对论与等效原理构建了全新的引力理论：广义相对论。广义相对论的核心——爱因斯坦场方程是高度耦合的非线性方程，其求解是一个极为困难的事情。令人惊讶的是，在广义相对论提出后一个月，身处第一次世界大战战壕之中的施瓦西就得到了爱因斯坦场方程的第一个精确解，描述了真空球对称情况的黑洞。后世为了纪念他的贡献，将其称为施瓦西黑洞解。而描述转动情况黑洞的精确解直到47年后的1963年才被克尔(Roy Kerr)发现，由此也可见 求解爱因斯坦场方程的难度。
在随后的研究中，包括霍金在内的研究者证明了一个被称为无毛定理的结论，表明引力场与电磁场组成的任意系统中的黑洞解，只需要质量M、电荷Q、角动量J三个可观测参数来描述。虽然塌缩形成黑洞的物质可能就像成千上万本不同的百科全书一样复杂，但是无毛定理却表明黑洞本身极其简单。形成黑洞的物质所携带的信息去了哪里呢？一个简单的想法是都被隐藏在了黑洞的内部。因为黑洞的边界，即事件视界的存在，使得外部观测者无法看到这些复杂的信息，除了黑洞的质量、电荷、角动量这三个简单的参数。正是对黑洞无毛定理的思考，启发了贝肯斯坦(Jacob Bekenstein)对黑洞是否具有熵的探讨。随后霍金在1975年的发现证实了贝肯斯坦的想法。
在克尔黑洞被发现之后的70年代，逐渐迎来了黑洞研究的黄金时代。其中最具代表性的工作就是黑洞热力学的发现。在经典热力学中，存在四大定律。与之类似，巴丁，卡特(Brandon Carter)和霍金发现黑洞也存在完全类似的四大定律。例如，热力学第二定律表明孤立系统的熵不会随着时间减少，与之对应地，黑洞力学第二定律指出黑洞视界的面积也不会随时间减少(在满足一定的能量条件下)。与热力学四大定律类似的黑洞力学定律的发现似乎表明黑洞也是带有一定温度和熵的热力学客体。黑洞具有熵的猜想，最早由贝肯斯坦在1972年提出。结合黑洞面积不减定理，他猜想黑洞的熵正比于其视界的面积。可是该猜想一直缺乏强有力的证据，因为任何带有温度的物体都应该会产生相应的热辐射，而黑洞的外部却可以是一个没有任何物质的真空。在1975年，对黑洞温度的理解迎来了突破。霍金天才般地在包含黑洞的弯曲时空中引入了量子场论。不同于经典系统中空无一物的真空，量子的真空存在无处不在的量子涨落，会凭空产生正反虚粒子对。考虑这样的量子效应，霍金发现产生的粒子对中会有一个粒子被黑洞吞并，而另一个从黑洞的表面逃逸出来。因此黑洞并不是完全黑的，而是一直不停地辐射粒子出来。他进一步计算了这些辐射粒子的谱，并惊讶地发现和热力学中的黑体谱完全一致[4]。霍金的这一发现不仅证实了黑洞是一个具有温度的客体，也进一步揭示黑洞的熵正比于其视界的面积。黑洞的热力学熵具体表述为
其中A表示黑洞视界的面积，GN代表牛顿引力常数，c是真空中的光速，kB为玻尔兹曼常数， ℏ为普朗克常数。这一简洁优美的公式也被称为贝肯斯坦—霍金熵(Bekenstein—Hawking entropy)，可以看到，它把物理学中最重要的几个基本自然常数联系起来，揭示了引力、热力学和量子理论之间深刻的联系。为了简化公式，在后文中将采用自然单位制，相当于选取 c = kB = ℏ = 1。
霍金辐射的发现揭示了黑洞带有温度和熵的现象，但是也正是由于存在这样的辐射，任何黑洞都会逐渐丢失质量，也就是必然会逐渐蒸发。紧接着，在1976年霍金发表的文章中，他考虑了黑洞蒸发带来的问题。他表示如果黑洞最后完全蒸发了，我们就丢失了形成黑洞的最初那些物质的所有信息。而根据量子力学的基本原理，这意味着如果黑洞最开始由纯态形成，到了其完全蒸发之后，我们得到的是一个混合态。你可能会好奇为什么信息不能被辐射的粒子一点点带出来呢？因为霍金辐射完全是黑体辐射，除了温度，它们所具有的完全是随机的信息，或者说霍金辐射本身并不带有任何信息。这也似乎意味着在黑洞蒸发之后，收集这些热辐射并不能重构出最开始形成黑洞的那些物质的信息。而这个关于黑洞是否丢失信息的问题在后续的讨论中就逐步被统称作“黑洞信息佯谬”。
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