你知道黑洞的准确定义吗？黑洞的家族成员里，谁才是最强大的？

掌舵的鱼1987

俗话说，人红是非多。

而在宇宙中，却是物黑是非多。

眺望星空，星光虽迷人，但繁星背后的黑幕，却更让人遐想联翩。

越是黑得深邃，越是令人着迷，而星空最深邃之地，莫过于黑洞。

自从爱因斯坦方程的史瓦西解面世后，关于黑洞的是非就一直没断过。科学家们被这份与世隔绝的黑，挑逗得神魂颠倒，还“恬不知耻”地调侃它无毛。（“无毛”在英文里有那么点色情的味道。）

二十世纪六十年代，黑洞家族逐渐成型，我们熟知的史瓦西黑洞，仅仅是其中最普通的一员。尽管，黑洞的是非很多，但我们很多人对它的家族成员其实并不了解。

对于黑洞的认知，距今已过去了100多年，是应该好好来认识一下黑洞的家族成员了。

1916年，一毛“史瓦西黑洞”出生了

德国天文物理学家卡尔·史瓦西

这是我们最熟悉的黑洞，也叫一般黑洞，它极其普通，却绝对圆滑。

史瓦西半径对于我们来说，就是“生人勿进”的绝对禁区，同时也是保证它神秘的绝对领域，这个领域称为“事件视界”。

视线以此为界，外面的我们永远无法洞察它的内心。而且越靠近它，时间越慢，光波也会被拉长，频率降低，变得越来越红，越来越暗，一切被定格，直至消失。

黑洞越小反而越小气，你还没近它的身可能就已经被撕碎了，反而大黑洞就温柔多了，你大可以进入它的事件视界，不过最终的命运还是会被拉成“面条”，才能进入它的心里。

量子物理学家比较黑心，他们预言任何物体进入事件视界后，都会遇上一堵火墙，然后被烧得渣都不剩。

黑洞内的空间就像一个洋葱，一层裹着一层，称为“单向膜区”，这里的所有东西都会飞向中心的“奇点”，包括光与时间。

在正常时空里，你压根瞧不见确定的时间轴，而在黑洞空间里，时间轴直指“奇点”。“不走回头路，直到世界尽头”是奔向黑洞的人，才能喊出的豪言壮语！

决定“史瓦西黑洞”的唯一属性，只有质量，所以你可以亲切地叫它“一毛”，或者大毛。

1918年，带电的二毛“RN黑洞”出生了

时空结构于1916-1918年由Reissner和Nordstrom求出。

这家伙比“史瓦西黑洞”会来电，也更心疼人，因为你掉进“史瓦西黑洞”肯定是一命呜呼，但进入“RN黑洞”你会发现它里面有一个正常的时空，被“内视界”所包裹。

带电的RN黑洞

在这个时空里，就算你想撞死在“奇点”上也不行，因为会有一股排斥力让你不得靠近“奇点”。你就这样温柔地被“RN黑洞”怀抱着，不会让你寻死，也不放你离去，相爱直到永远。

因为“RN黑洞”的内腔实际是一个“闭合类时线”。

也就是说，在这里一切因果都完蛋了，时间没有了先后，因是果，果是因；因非因，果非果。世界线变成了一个圈，你的过去就是未来，你的未来就是过去。

还好这样的诡异时空被“事件视界”所包裹住了，所以对宏观宇宙不会存在多大影响。

但如果，“RN黑洞”的电荷量与质量的比值足够大，内部的空腔就可能变得和外部的事件视界一样大，也就意味着“单向膜区”消失了，内外两层视界也不存在了，违背一切物理法则的“奇点”将裸露出来。

一个“裸奇点”的出现，将会是一场巨大的宇宙灾难。

英国数学物理学家罗杰·彭罗斯

这样的预言，可把科学家们吓坏了。于是，彭罗斯提出了“宇宙监督假想”，让宇宙似乎具有了某种意志，会坚决杜绝“裸奇点”的发生。或者说，彭罗斯预言必定有某种物理定律，来防止“裸奇点”的出现。

而现在我们知道，这个定律就是“黑洞第三定律”：无法有限次将黑洞表面的引力降为零。

仅仅多了一个电荷，“RN黑洞”危害就能让宇宙都震颤了。所以我们这个只有质量和电荷的“二毛”，看似文静却一点不让人省心。

1963年，1965年，旋转的二毛“克尔黑洞”和三毛“克尔-纽曼黑洞”相继出生。

黑洞家族新添的这两位成员可谓千呼万唤始出来。

如果说“史瓦西黑洞”和“RN黑洞”是很文静的静态黑洞，那“克尔黑洞”和“克尔-纽曼黑洞”就是黑洞家族动静最大，最能搞事的存在，因为它们能产生宇宙中的巨大喷流，尺度可达数百万光年的高速物质流。

它们之所以比前两个黑洞晚了30多年才出生，是因为关于黑洞的旋转属性很难计算，可谓“胎位不正，难以接生”。物理学家费了不少的功夫，都没搞定。

而在新西兰人罗伊·克尔搞定旋转的“克尔黑洞”后，物理学家们三下五除二就计算出了旋转且带电的“克尔-纽曼黑洞”。

旋转对于黑洞来说，意义非凡，因为这才是宇宙中黑洞最真实的模样。旋转的黑洞不会是一个完美的圆，而更像一个橄榄球，旋转的越快，橄榄球两头越长（赤道部分膨胀的越多）。原因是黑洞带动着周围的时空一起旋转，使得“无限红移面”与“外视界”分离，它们之间会出现一个“能层”空间，也就是膨胀鼓起来的部分。

这个能层非常神奇，如果你带着一定质量的物体掉进去，在还未到达外视界前，把物体扔向黑洞，这时你会感到一股巨大的反推力把你从能层里给扔出来，然后你以比掉进去还快的速度被抛出了黑洞范围。

吸收一切的黑洞，怎么会把东西抛出来？

首先，因为由于无限红移面与外视界分离，造成的能层，不属于“单向膜区”，也就是说在能层的物体还未真正掉进黑洞；

其次，由于时空的旋转扭曲产生了一种特殊的“负能通道”，能层里蕴含有负能量。在这个轨迹内扔东西，扔出去的东西会产生负能量。

基于能量守恒定律，有借就必须有还。如果一个物体在能层中分离，一半获得负能量，一半必定获得正能量，所以才会被抛出来。这个过程被称为“彭罗斯过程”。

这意味着我们可以在能层里偷走能量，黑洞虽然损失了动能，但却获得了质量，也不算亏。而如果能层中的能量被全部提取完，“克尔黑洞”将退化为一个普通的“史瓦西黑洞”。

偷黑洞的能量，可是一个危险的事情。后来一个叫米斯纳的美国人发现了一个更简单有效的偷黑洞能量的方法。他发现向能层内射进一束光波，会反射出一束更强的光波，就像放大返还一样，这被称为“米斯纳超辐射”。

进入能层，跨过无法回头的单向膜区，会有一个“内视界”。内视界是旋转黑洞奇异性的界限，而黑洞中心不再是一个“奇点”，而是一个“奇环”。只要不撞上，理论上是可以从这个环中穿过的，这也是“克尔黑洞”里可能存在虫洞的原因。不过黑洞内的空间拓步结构是十分混乱的，还是别指望进去后，还能安稳地活下去了。

无限红移，意味着光的波长无限拉长

而即旋转又带电的“克尔-纽曼黑洞”内视界里还会有一个漏斗状的“内无限红移面”，里面包裹着上面说过的“正常时空”，而“奇环”就在沙漏喉部的位置。

以上就是以恒星坍缩形成的黑洞家族的四位主要成员。在物理学上，“克尔黑洞”才是黑洞研究的主要对象，因为我们这个宇宙内，旋转才是常态。

“克尔黑洞”由质量和角度量决定，所以也可以加它“二毛”，而“克尔-纽曼黑洞”由质量、角动量和电荷决定，所以是“三毛”，它也代表着黑洞最多能拥有的三种物理属性，在物理学上也称为“三毛定理”。

除了质量、角动量与电荷，黑洞家族作为宇宙中抹杀一切物理信息的存在，神秘且高冷。它们从不主动向外界传递任何信息，而科学家们却能从推导中发现它们的存在，不得不说令人难以置信。

最后，黑洞到底是什么呢？

很多人都只有一个模糊的概念，比如一个连光都跑不出来的天体？但这种约定俗成的认知似乎并没有把黑洞说清楚，就连科学家也很少去思考这个问题：如何给黑洞一个科学的定义？

但通过“三毛定理”，史蒂芬霍金却给出了一个定义：如果一块区域，其中发生的事件永远与无穷远处无法发生因果联系，那么这块区域就是黑洞。

而黑洞的表面就是事件的边界，因此史瓦西半径所构成的球面，才被称为“事件视界”。

外不见里，里不见外，以时空为障，似两界，却无半点遮拦。

这样的黑洞，有不少人认为，正是高维空间唯一的宏观存在，你认为呢？



原文地址：今日头条

安静的小女子

如果一块区域，其中发生的事件永远与无穷远处无法发生因果联系，那么这块区域就是黑洞。根据史蒂芬霍金的定义，难道我们就身处黑洞之中？因为我们现在所处的宇宙是可观测宇宙，而可观测宇宙之外，是光也到达不了的地方，那我们岂不是就处在一个与无穷远处无法发生任何因果关系的地方吗？也就是黑洞中

ffycxyw2274436

原来黑洞还有这么多讲究，学习了

connie10591

为什么裸奇点是一个巨大的灾难？

vooper

还有环状黑洞没讲，漏掉了。