你知道黑洞的準確定義嗎?黑洞的家族成員裡,誰才是最強大的?

俗話說，人紅是非多。

而在宇宙中，卻是物黑是非多。

眺望星空，星光雖迷人，但繁星背後的黑幕，卻更讓人遐想聯翩。

越是黑得深邃，越是令人著迷，而星空最深邃之地，莫過於黑洞。

自從愛因斯坦方程的史瓦西解面世後，關於黑洞的是非就一直沒斷過。科學家們被這份與世隔絕的黑，挑逗得神魂顛倒，還「恬不知恥」地調侃它無毛。（「無毛」在英文裡有那麼點色情的味道。）

二十世紀六十年代，黑洞家族逐漸成型，我們熟知的史瓦西黑洞，僅僅是其中最普通的一員。儘管，黑洞的是非很多，但我們很多人對它的家族成員其實並不了解。

對於黑洞的認知，距今已過去了100多年，是應該好好來認識一下黑洞的家族成員了。

1916年，一毛「史瓦西黑洞」出生了

德國天文物理學家卡爾·史瓦西

這是我們最熟悉的黑洞，也叫一般黑洞，它極其普通，卻絕對圓滑。

史瓦西半徑對於我們來說，就是「生人勿進」的絕對禁區，同時也是保證它神秘的絕對領域，這個領域稱為「事件視界」。

視線以此為界，外面的我們永遠無法洞察它的內心。而且越靠近它，時間越慢，光波也會被拉長，頻率降低，變得越來越紅，越來越暗，一切被定格，直至消失。

黑洞越小反而越小氣，你還沒近它的身可能就已經被撕碎了，反而大黑洞就溫柔多了，你大可以進入它的事件視界，不過最終的命運還是會被拉成「麵條」，才能進入它的心裡。

量子物理學家比較黑心，他們預言任何物體進入事件視界後，都會遇上一堵火牆，然後被燒得渣都不剩。

黑洞內的空間就像一個洋蔥，一層裹著一層，稱為「單向膜區」，這裡的所有東西都會飛向中心的「奇點」，包括光與時間。

在正常時空裡，你壓根瞧不見確定的時間軸，而在黑洞空間裡，時間軸直指「奇點」。「不走回頭路，直到世界盡頭」是奔向黑洞的人，才能喊出的豪言壯語！

決定「史瓦西黑洞」的唯一屬性，只有質量，所以你可以親切地叫它「一毛」，或者大毛。

1918年，帶電的二毛「RN黑洞」出生了

時空結構於1916-1918年由Reissner和Nordstrom求出。

這傢伙比「史瓦西黑洞」會來電，也更心疼人，因為你掉進「史瓦西黑洞」肯定是一命嗚呼，但進入「RN黑洞」你會發現它裡面有一個正常的時空，被「內視界」所包裹。

帶電的RN黑洞

在這個時空裡，就算你想撞死在「奇點」上也不行，因為會有一股排斥力讓你不得靠近「奇點」。你就這樣溫柔地被「RN黑洞」懷抱著，不會讓你尋死，也不放你離去，相愛直到永遠。

因為「RN黑洞」的內腔實際是一個「閉合類時線」。

也就是說，在這裡一切因果都完蛋了，時間沒有了先後，因是果，果是因；因非因，果非果。世界線變成了一個圈，你的過去就是未來，你的未來就是過去。

還好這樣的詭異時空被「事件視界」所包裹住了，所以對宏觀宇宙不會存在多大影響。

但如果，「RN黑洞」的電荷量與質量的比值足夠大，內部的空腔就可能變得和外部的事件視界一樣大，也就意味著「單向膜區」消失了，內外兩層視界也不存在了，違背一切物理法則的「奇點」將裸露出來。

一個「裸奇點」的出現，將會是一場巨大的宇宙災難。

英國數學物理學家羅傑·彭羅斯

這樣的預言，可把科學家們嚇壞了。於是，彭羅斯提出了「宇宙監督假想」，讓宇宙似乎具有了某種意志，會堅決杜絕「裸奇點」的發生。或者說，彭羅斯預言必定有某種物理定律，來防止「裸奇點」的出現。

而現在我們知道，這個定律就是「黑洞第三定律」：無法有限次將黑洞表面的引力降為零。

僅僅多了一個電荷，「RN黑洞」危害就能讓宇宙都震顫了。所以我們這個只有質量和電荷的「二毛」，看似文靜卻一點不讓人省心。

1963年，1965年，旋轉的二毛「克爾黑洞」和三毛「克爾-紐曼黑洞」相繼出生。

黑洞家族新添的這兩位成員可謂千呼萬喚始出來。

如果說「史瓦西黑洞」和「RN黑洞」是很文靜的靜態黑洞，那「克爾黑洞」和「克爾-紐曼黑洞」就是黑洞家族動靜最大，最能搞事的存在，因為它們能產生宇宙中的巨大噴流，尺度可達數百萬光年的高速物質流。

它們之所以比前兩個黑洞晚了30多年才出生，是因為關於黑洞的旋轉屬性很難計算，可謂「胎位不正，難以接生」。物理學家費了不少的功夫，都沒搞定。

而在紐西蘭人羅伊·克爾搞定旋轉的「克爾黑洞」後，物理學家們三下五除二就計算出了旋轉且帶電的「克爾-紐曼黑洞」。

旋轉對於黑洞來說，意義非凡，因為這才是宇宙中黑洞最真實的模樣。旋轉的黑洞不會是一個完美的圓，而更像一個橄欖球，旋轉的越快，橄欖球兩頭越長（赤道部分膨脹的越多）。原因是黑洞帶動著周圍的時空一起旋轉，使得「無限紅移面」與「外視界」分離，它們之間會出現一個「能層」空間，也就是膨脹鼓起來的部分。

這個能層非常神奇，如果你帶著一定質量的物體掉進去，在還未到達外視界前，把物體扔向黑洞，這時你會感到一股巨大的反推力把你從能層裡給扔出來，然後你以比掉進去還快的速度被拋出了黑洞範圍。

吸收一切的黑洞，怎麼會把東西拋出來？

首先，因為由於無限紅移面與外視界分離，造成的能層，不屬於「單向膜區」，也就是說在能層的物體還未真正掉進黑洞；

其次，由於時空的旋轉扭曲產生了一種特殊的「負能通道」，能層裡蘊含有負能量。在這個軌跡內扔東西，扔出去的東西會產生負能量。

基於能量守恆定律，有借就必須有還。如果一個物體在能層中分離，一半獲得負能量，一半必定獲得正能量，所以才會被拋出來。這個過程被稱為「彭羅斯過程」。

這意味著我們可以在能層裡偷走能量，黑洞雖然損失了動能，但卻獲得了質量，也不算虧。而如果能層中的能量被全部提取完，「克爾黑洞」將退化為一個普通的「史瓦西黑洞」。

偷黑洞的能量，可是一個危險的事情。後來一個叫米斯納的美國人發現了一個更簡單有效的偷黑洞能量的方法。他發現向能層內射進一束光波，會反射出一束更強的光波，就像放大返還一樣，這被稱為「米斯納超輻射」。

進入能層，跨過無法回頭的單向膜區，會有一個「內視界」。內視界是旋轉黑洞奇異性的界限，而黑洞中心不再是一個「奇點」，而是一個「奇環」。只要不撞上，理論上是可以從這個環中穿過的，這也是「克爾黑洞」裡可能存在蟲洞的原因。不過黑洞內的空間拓步結構是十分混亂的，還是別指望進去後，還能安穩地活下去了。

無限紅移，意味著光的波長無限拉長

而即旋轉又帶電的「克爾-紐曼黑洞」內視界裡還會有一個漏鬥狀的「內無限紅移面」，裡面包裹著上面說過的「正常時空」，而「奇環」就在沙漏喉部的位置。

以上就是以恆星坍縮形成的黑洞家族的四位主要成員。在物理學上，「克爾黑洞」才是黑洞研究的主要對象，因為我們這個宇宙內，旋轉才是常態。

「克爾黑洞」由質量和角度量決定，所以也可以加它「二毛」，而「克爾-紐曼黑洞」由質量、角動量和電荷決定，所以是「三毛」，它也代表著黑洞最多能擁有的三種物理屬性，在物理學上也稱為「三毛定理」。

除了質量、角動量與電荷，黑洞家族作為宇宙中抹殺一切物理信息的存在，神秘且高冷。它們從不主動向外界傳遞任何信息，而科學家們卻能從推導中發現它們的存在，不得不說令人難以置信。

最後，黑洞到底是什麼呢？

很多人都只有一個模糊的概念，比如一個連光都跑不出來的天體？但這種約定俗成的認知似乎並沒有把黑洞說清楚，就連科學家也很少去思考這個問題：如何給黑洞一個科學的定義？

但通過「三毛定理」，霍金卻給出了一個定義：如果一塊區域，其中發生的事件永遠與無窮遠處無法發生因果聯繫，那麼這塊區域就是黑洞。

而黑洞的表面就是事件的邊界，因此史瓦西半徑所構成的球面，才被稱為「事件視界」。

外不見裡，裡不見外，以時空為障，似兩界，卻無半點遮攔。

這樣的黑洞，有不少人認為，正是高維空間唯一的宏觀存在，你認為呢？