黑洞并不是由任何元素组成的，另一方面黑洞的密度也不是无限大。
关于密度
大家应该都知道，黑洞是根据广义相对论预言的一个天体，它早在相对论提出后一年左右就被天文学家史瓦西在广义相对论的引力场方程一个解里发现了。根据他得到的史瓦西半径公式，当一定的质量压缩到一定的半径范围内，就能产生黑暗的视界，就能形成黑洞。我们先来看看这条史瓦西半径公式：
但很明显这条公式里，黑洞的质量跟密度并不成正比，而是跟半径成正比，而半径的三次方才是与密度成正比。因此，黑洞的密度并不是恒定的，也不是质量越大密度越大，而是刚好相反，黑洞的质量越大，密度反而越小。
不过这里得到的密度并不是真正的密度，而是平均密度。黑洞并没有一个固体或液体或气体或等离子体……的表面，反正就是没有任何物质表面就对了，理论上它的所有质量都集中在中心的奇点上，这中心奇点的密度才是无限大的。
那么这个奇点会由什么元素构成吗？回答这个问题之前我们要先来看看坍缩的过程。
坍缩
在史瓦西推算出史瓦西半径公式后，他就认为，当天体坍缩到视界半径以内后，就不会有任何物理过程能阻挡它继续坍缩了，它最终会坍缩成无穷小的一个奇点。
对于史瓦西解，广义相对论的创立者爱因斯坦本人是很赞赏的，因为它是广义相对论的第一个精确解。但对于他推算出来的奇点，爱因斯坦是拒绝的，他认为必然有某种机制阻止这种无限的坍缩。
泡利不相容原理
后来，随着量子力学的发展，科学家对于微观的物理机制有了更深的认识。根据量子力学，物理学家泡利提出了一种物理机制：泡利不相容原理。他指出两个以上的费米子（构成万物的物质粒子，与之对应的是传播物质粒子间相互作用的玻色子）不能拥有完全相同的量子态。根据这一原理，原子的同一轨道最多只能拥有两个核外电子，这样才能通过两个电子拥有相反的自旋来避免拥有完全相同的量子态。这意味着当核外电子数高于2时，所有的核外电子不能占据同一原子轨道。
钱德拉塞卡极限
上世纪二十年代末，一位来自印度的英国留学生，著名的相对论权威爱丁顿的学生钱德拉塞卡据此（泡利不相容原理）提出电子简并压的概念。当恒星演化到末期，核聚变终止，无法产生能量用于抵抗引力，剩余物质在引力作用下将会向内坍缩，当剩余质量小于钱德拉塞卡极限，坍缩最终会在停止，剩余物质会处于电子简并态，达到原子物质所能达到的最大密度。但当剩余质量超过这一极限，剩余物质就会突破电子简并压，继续向内无限坍缩下去……
奥本海默极限
到了上世纪三十年代初，科学家通过α粒子轰击实验又在原子核里发现了中子，由于中子同样遵守泡利不相容原理，随后美国物理学家奥本海默就据此提出了中子简并压的概念。他认为当恒星最终坍缩到电子简并态并超过钱德拉塞卡极限极限后，带负电荷的电子会在巨大的引力作用下突破电子简并压力被压入原子核，与核内带正电荷的质子结合成为不带电的中子，然后会在中子简并压的作用下停止继续坍缩，从而形成内核由中子简并态物质构成的中子星。
在这个阶段，原子、元素都已经不复存在了，因为中子简并态的内核里既没有质子，也没有核外电子，自然就没有所谓的原子、元素这些东西了。
但奥本海默同时指出，当剩余质量超过了某一极限（奥本海默极限），剩余物质就会在巨大的引力作用下突破中子简并压，此后就没有任何已知物理机制能让其停止坍缩了，它最终会坍缩成一个无穷小的奇点。黑洞最终无可避免地产生了。
结论
于是又回到故事的开头了……只要恒星足够大，最终的结局依然是黑洞。而从上面的恒星坍缩过程可以看到，当恒星坍缩到中子简并态，就已经不存在所谓的原子和元素了。自然中子简并态继续坍缩产生的黑洞也不会有什么原子、元素了。
黑洞的物理状态跟我们已知的任何一种物质形态都不一样，它的里面是一个空无一物的弯曲空间和一个无限弯曲的奇点，这个奇点的物理状态目前没有任何理论可以描述，相对论只能给出一个定义：时空无限弯曲的一点。然而，我们知道，在物理里，无限是没有意义的……
广义相对论表示：我能怎么办，我也很绝望啊……
