事件視界，也就是時(shí)空中不可逃逸區(qū)域的邊界，其行為猶如圍繞著黑洞的單向膜：物體，譬如粗心的航天員，能通過(guò)事件視界落到黑洞里去，但是沒(méi)有任何東西可以通過(guò)事件視界而逃離黑洞。（記住事件視界是企圖逃離黑洞的光在時(shí)空中的路徑，而且沒(méi)有任何東西可以比光行進(jìn)得更快）。人們可以將詩(shī)人但丁針對(duì)地獄入口所說(shuō)的話恰到好處地應(yīng)用于事件視界：“從這里進(jìn)去的人必須拋棄一切希望?！比魏螙|西或任何人，一旦進(jìn)入事件視界，就會(huì)很快地到達(dá)無(wú)限致密的區(qū)域和時(shí)間的終點(diǎn)。

    廣義相對(duì)論預(yù)言，運(yùn)動(dòng)的重物會(huì)導(dǎo)致引力波的輻射，那是以光的速度行進(jìn)的空間曲率的漣漪。引力波和電磁場(chǎng)的漣漪光波相類似，但是要探測(cè)到它則困難得多。引力波引起鄰近自由落體之間距離的非常微小的變化，由此可以觀察到它。在美國(guó)、歐洲和日本正在建造一些檢測(cè)器，將把十萬(wàn)億億（1后面跟21個(gè)0）分之一的位移，或者把在10英里距離中的比一個(gè)原子核還小的位移測(cè)量下來(lái)。

    就像光一樣，引力波帶走了發(fā)射它們的物體的能量。

    因?yàn)槿魏芜\(yùn)動(dòng)中的能量都會(huì)被引力波的輻射帶走，所以可以預(yù)料，一個(gè)大質(zhì)量物體的系統(tǒng)最終會(huì)趨向于一種不變的狀態(tài)。（這和扔一塊軟木到水中的情況相當(dāng)類似：起先翻上翻下折騰了好一陣，但是隨著漣漪將其能量帶走，它最終平靜下來(lái)。）例如，圍繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的地球即產(chǎn)生引力波。其能量損失的效應(yīng)就要改變地球的軌道，使之逐漸越來(lái)越接近太陽(yáng)，最后撞到太陽(yáng)上，歸于一種不變的狀態(tài)。

    在地球和太陽(yáng)的情形下，能量損失率非常小――大約只能點(diǎn)燃一個(gè)小電熱器。這意味著要用大約1000億億億年地球才會(huì)撞到太陽(yáng)上，沒(méi)有必要立即為之擔(dān)憂！地球軌道改變極其緩慢，根本觀測(cè)不到。但幾年以前，在稱為PSR1913+16（PSR表示“脈沖星”，一種特別的發(fā)射出射電波規(guī)則脈沖的中子星）的系統(tǒng)中觀測(cè)到這同一效應(yīng)。

    此系統(tǒng)由兩個(gè)相互圍繞著公轉(zhuǎn)的中子星組成，由于引力波輻射，它們的能量損失，使它們相互沿著螺旋線軌道靠近。J?H?泰勒和R?A?荷爾西由于對(duì)廣義相對(duì)論的這一證實(shí)獲得1993年的諾貝爾獎(jiǎng)。大約3億年后它們將會(huì)碰撞。它們?cè)谂鲎仓埃瑢?huì)公轉(zhuǎn)得這么快速，發(fā)射出的引力波，足以讓像LIGO這樣的檢測(cè)器接收到。

    在恒星引力坍縮形成黑洞時(shí)，運(yùn)動(dòng)會(huì)快得多，這樣攜帶走能量的速率就會(huì)高得多。因此不用太長(zhǎng)的時(shí)間就會(huì)達(dá)到不變的狀態(tài)。這最終的狀態(tài)將會(huì)是怎樣的呢？人們會(huì)以為，它將依賴于形成黑洞的恒星的所有復(fù)雜特征――不僅它的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，而且恒星不同部分的不同密度以及恒星內(nèi)氣體的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。而如果黑洞就像坍縮形成它們的原先物體那樣變化多端，那么一般來(lái)講，對(duì)黑洞作任何預(yù)言都會(huì)非常困難。

    然而，加拿大科學(xué)家威納?伊斯雷爾（他生于柏林，在南非長(zhǎng)大，在愛(ài)爾蘭得到博士學(xué)位）在1967年使黑洞研究發(fā)生了徹底的改變。伊斯雷爾指出，根據(jù)廣義相對(duì)論，非旋轉(zhuǎn)的黑洞必須是非常簡(jiǎn)單的；它們是完美的球形，其大小只依賴于它們的質(zhì)量，并且任何兩個(gè)這樣的同質(zhì)量的黑洞必須等同。事實(shí)上，它們可以用愛(ài)因斯坦的特解來(lái)描述，這個(gè)解是在廣義相對(duì)論發(fā)現(xiàn)后不久的1917年被卡爾?施瓦茲席爾德找到的。起初許多人，其中包括伊斯雷爾本人，認(rèn)為，既然黑洞必須是完美的球形，一個(gè)黑洞只能由一個(gè)完美球形物體坍縮形成。因此，任何實(shí)際的恒星――從來(lái)都不是完美的球形――只會(huì)坍縮形成一個(gè)裸奇點(diǎn)。

    然而，對(duì)于伊斯雷爾的結(jié)果，一些人，特別是羅杰?彭羅斯和約翰?惠勒提倡一種不同的解釋。他們論證道，牽涉恒星坍縮的快速運(yùn)動(dòng)表明，其釋放出來(lái)的引力波使之越來(lái)越接近于球形，到它終結(jié)于靜態(tài)的時(shí)刻，就變成準(zhǔn)確的球形。按照這種觀點(diǎn)，任何非旋轉(zhuǎn)恒星，不管其形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，在引力坍縮之后都將終結(jié)于一個(gè)完美的球形黑洞，其大小只依賴于它的質(zhì)量。這種觀點(diǎn)得到進(jìn)一步計(jì)算的支持，并且很快就被大家接受。

    伊斯雷爾的結(jié)果只處理了由非旋轉(zhuǎn)物體形成的黑洞。

    1963年，新西蘭人羅伊?克爾找到了廣義相對(duì)論方程的描述旋轉(zhuǎn)黑洞的一族解。這些“克爾”黑洞以恒常速度旋轉(zhuǎn)，其大小與形狀只依賴于它們的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)的速度。

    如果旋轉(zhuǎn)為零，黑洞就是完美的球形，這解就和施瓦茲席爾德解一樣。如果旋轉(zhuǎn)不為零，黑洞在赤道附近就會(huì)鼓出去（正如地球或太陽(yáng)由于旋轉(zhuǎn)而鼓出去一樣），而旋轉(zhuǎn)得越快則鼓得越厲害。由此人們猜測(cè)，如將伊斯雷爾的結(jié)果推廣到包括旋轉(zhuǎn)物體的情形，則任何旋轉(zhuǎn)物體坍縮形成黑洞后，將最后終結(jié)于由克爾解描述的一個(gè)穩(wěn)態(tài)。

    1970年，我在劍橋的一位同事和研究生同學(xué)布蘭登?卡特為證明此猜測(cè)跨出了第一步。他指出，假定一個(gè)穩(wěn)態(tài)的旋轉(zhuǎn)黑洞，正如一個(gè)自旋的陀螺那樣，有一個(gè)對(duì)稱軸，則它的大小和形狀，只由它的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度決定。然后我在1971年證明了，任何穩(wěn)態(tài)的旋轉(zhuǎn)黑洞確實(shí)有這樣的一個(gè)對(duì)稱軸。最后在1973年，在倫敦國(guó)王學(xué)院任教的大衛(wèi)?羅賓遜利用卡特和我的結(jié)果證明了這猜測(cè)是對(duì)的：這樣的黑洞確實(shí)必須是克爾解。這樣，在引力坍縮之后，一個(gè)黑洞必須最終演變成一種能夠旋轉(zhuǎn)，但是不能搏動(dòng)的態(tài)。此外，它的大小和形狀，只決定于它的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度，而與坍縮形成黑洞的原先物體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。此結(jié)果因如下一句格言而眾所周知：“黑洞沒(méi)有毛?！薄盁o(wú)毛”定理具有巨大的實(shí)際重要性，因?yàn)樗鼧O大地限制了黑洞的可能類型。因此，人們可以制造可能包含黑洞的對(duì)象的詳細(xì)模型，再將此模型的預(yù)言和觀測(cè)相比較。因?yàn)樵诤诙葱纬芍?，我們所能測(cè)量的只是有關(guān)坍縮物體的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度，所以“無(wú)毛”定理還意味著，有關(guān)這物體的非常大量的信息，在黑洞形成時(shí)損失了。下一章我們將會(huì)理解這個(gè)意義。