黑洞無毛定理 對于物理學家來說,一個黑洞或一塊方糖都是極為復雜的物體,因為對它們的完整描述,即包括它們的原子和原子核結構在內(nèi)的描述,需要有億萬個參量.與此相比,一個研究黑洞外部的物理學家就沒有這樣的問題.黑洞是一種極其簡單的物體,如果知道了它的質量、角動量和電荷,也就知道了有關它的一切.黑洞幾乎不保持形成它的物質所具有的任何復雜性質.它對前身物質的形狀或成分都沒有記憶,它保持的只是質量、角動量、電荷.消繁歸簡或許是黑洞最基本的特征.有關黑洞的大多數(shù)術語的發(fā)明家約克·惠勒,在60年前把這種特征稱為“黑洞無毛”.一開始,這只是一種猜測,20世紀70年代得到了嚴格的數(shù)學證明.這是包括默東天文臺的布蘭登·卡特和澳大利亞的加里·班亭在內(nèi)的理論物理學家l5年努力的結果.他們證明,描述一個平衡態(tài)黑洞周圍的時空幾何只需要3個參量,從而證實了惠勒的表述.黑洞的參量是可以精確測量出來的,盡管是借助于理想實驗.可以把一顆衛(wèi)星放在圍繞黑洞的軌道上,并測量衛(wèi)星的軌道周期,從而得到黑洞的質量.黑洞的角動量可以通過比較朝向視界的不同部分的光線的偏轉來測量.對于上文提到的有一定質量的克爾-紐曼黑洞,電荷和角動量都有上限,也就是都受到保證視界這一條件的限制.如果在某個大質量恒星的引力坍縮過程中,這個限制被違反,黑洞就成了裸奇點,并能影響到宇宙中的遠距離處.然而,物理學家有充足的理由相信,這種情況被自然規(guī)律所禁止,因而不會發(fā)生.既然只由3個參量支配,一個黑洞就像一個基本粒子一樣簡單.盡管基本粒子也是把質量、角動量、電荷集中在一個很小的體積內(nèi).但是,只要考慮一下視界存在的條件,就知道沒有什么比基本粒子與黑洞的差別更大.以電子為例,實驗已經(jīng)確定它的3個參量,就相同質量來說,電子的電荷和角動量·超過黑洞上限的1088.這個令人驚諤的數(shù)字甚至超過了可觀測的宇宙基本粒子總數(shù),而這正是一個電子和一個克爾-紐曼黑洞之間差異的量度