這令人驚奇的事實導(dǎo)致羅杰·彭羅斯提出了宇宙監(jiān)督猜測，它可以被意譯為：“上帝憎惡裸奇點。”換言之，由引力坍縮所產(chǎn)生的奇點只能發(fā)生在像黑洞這樣的地方，在那兒它被事件視界體面地遮住而不被外界看見。嚴(yán)格地講，這是所謂弱的宇宙監(jiān)督猜測：它使留在黑洞外面的觀察者不致受到發(fā)生在奇點處的可預(yù)見性失效的影響，但它對那位不幸落到黑洞里的可憐的航天員卻是愛莫能助。

廣義相對論方程存在一些解，這些解使得我們的航天員可能看到裸奇點。他也許能避免撞到奇點上去，而穿過一個“蟲洞”來到宇宙的另一區(qū)域。看來這給空間——時間內(nèi)的旅行提供了巨大的可能性。但是不幸的是，所有這些解似乎都是非常不穩(wěn)定的；最小的干擾，譬如一個航天員的存在就會使之改變，以至于他還沒能看到此奇點，就撞上去而結(jié)束了他的時間。換言之，奇點總是發(fā)生在他的將來，而從不會在過去。強(qiáng)的宇宙監(jiān)督猜測是說，在一個現(xiàn)實的解里，奇點總是或者整個存在于將來（如引力坍縮的奇點），或者整個存在于過去（如大爆炸）。因為在接近裸奇點處可能旅行到過去，所以宇宙監(jiān)督猜測的某種形式的成立是大有希望的。這對科學(xué)幻想作家而言是不錯的，它表明沒有任何一個人的生命曾經(jīng)平安無事：有人可以回到過去，在你投胎之前殺死你的父親或母親！

事件視界，也就是空間——時間中不可逃逸區(qū)域的邊界，正如同圍繞著黑洞的單向膜：物體，譬如不謹(jǐn)慎的航天員，能通過事件視界落到黑洞里去，但是沒有任何東西可以通過事件視界而逃離黑洞。（記住事件視界是企圖逃離黑洞的光的空間——時間軌道，沒有任何東西可以比光運動得更快。）人們可以將詩人但丁針對地獄入口所說的話恰到好處地用于事件視界：“從這兒進(jìn)去的人必須拋棄一切希望。”任何東西或任何人一旦進(jìn)入事件視界，就會很快地到達(dá)無限致密的區(qū)域和時間的終點。

廣義相對論預(yù)言，運動的重物會導(dǎo)致引力波的輻射，那是以光的速度傳播的空間——時間曲率的漣漪。引力波和電磁場的漣漪光波相類似，但是要探測到它則困難得多。就像光一樣，它帶走了發(fā)射它們的物體的能量。因為任何運動中的能量都會被引力波的輻射所帶走，所以可以預(yù)料，一個大質(zhì)量物體的系統(tǒng)最終會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，但是當(dāng)漣漪將其能量帶走，就使它最終平靜下來。）例如，繞著太陽公轉(zhuǎn)的地球即產(chǎn)生引力波。其能量損失的效應(yīng)將改變地球的軌道，使之逐漸越來越接近太陽，最后撞到太陽上，以這種方式歸于最終不變的狀態(tài)。在地球和太陽的情形下能量損失率非常小——大約只能點燃一個小電熱器，這意味著要用大約1干億億億年地球才會和太陽相撞，沒有必要立即去為之擔(dān)憂！地球軌道改變的過程極其緩慢，以至于根本觀測不到。但幾年以前，在稱為psr1913+16（psr表示“脈沖星”，一種特別的發(fā)射出無線電波規(guī)則脈沖的中子星）的系統(tǒng)中觀測到這一效應(yīng)。此系統(tǒng)包含兩個互相圍繞著運動的中子星，由于引力波輻射，它們的能量損失，使之相互以螺旋線軌道靠近。j·h·泰勒和r·a·荷爾西由于對廣義相對論的這一證實，而獲得1993年的諾貝爾獎。大約3億年后它們將會碰撞。它們在碰撞之前，將會公轉(zhuǎn)得這么快速，甚至像ligo這樣的檢測器卻能接收到它們射出的引力波。

在恒星引力坍縮形成黑洞時，運動會更快得多，這樣能量被帶走的速率就高得多。所以不用太長的時間就會達(dá)到不變的狀態(tài)。這最終的狀態(tài)將會是怎樣的呢？人們會以為它將依賴于形成黑洞的恒星的所有的復(fù)雜特征——不僅僅它的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動速度，而且恒星不同部分的不同密度以及恒星內(nèi)氣體的復(fù)雜運動。如果黑洞就像坍縮形成它們的原先物體那樣變化多端，一般來講，對之作任何預(yù)言都將是非常困難的。

然而，加拿大科學(xué)家外奈·伊斯雷爾（他生于柏林，在南非長大，在愛爾蘭得到博士）在1967年使黑洞研究發(fā)生了徹底的改變。他指出，根據(jù)廣義相對論，非旋轉(zhuǎn)的黑洞必須是非常簡單、完美的球形；其大小只依賴于它們的質(zhì)量，并且任何兩個這樣的同質(zhì)量的黑洞必須是等同的。事實上，它們可以用愛因斯坦的特解來描述，這個解是在廣義相對論發(fā)現(xiàn)后不久的1917年卡爾·施瓦茲席爾德找到的。一開始，許多人（其中包括伊斯雷爾自己）認(rèn)為，既然黑洞必須是完美的球形，一個黑洞只能由一個完美球形物體坍縮而形成。所以，任何實際的恒星——從來都不是完美的球形——只會坍縮形成一個裸奇點。

然而，對于伊斯雷爾的結(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動表明，其釋放出來的引力波使之越來越近于球形，到它終于靜態(tài)時，就變成準(zhǔn)確的球形。按照這種觀點，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)于一個完美的球形黑洞，其大小只依賴于它的質(zhì)量。這種觀點得到進(jìn)一步的計算支持，并且很快就為大家所接受。

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。如果有旋轉(zhuǎn)，黑洞的赤道附近就鼓出去（正如地球或太陽由于旋轉(zhuǎn)而鼓出去一樣），而旋轉(zhuǎn)得越快則鼓得越多。由此人們猜測，如將伊斯雷爾的結(jié)果推廣到包括旋轉(zhuǎn)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靜態(tài)。

1970年，我在劍橋的一位同事和研究生同學(xué)布蘭登·卡特為證明此猜測跨出了第一步。他指出，假定一個穩(wěn)態(tài)的旋轉(zhuǎn)黑洞，正如一個自旋的陀螺那樣，有一個對稱軸，則它的大小和形狀，只由它的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度所決定。然后我在1971年證明了，任何穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)黑洞確實有這樣的一個對稱軸。最后，在國王學(xué)院任教的大衛(wèi)·羅賓遜利用卡特和我的結(jié)果證明了這猜測是對的：這樣的黑洞確實必須是克爾解。所以在引力坍縮之后，一個黑洞必須最終演變成一種能夠旋轉(zhuǎn)、但是不能搏動的態(tài)。并且它的大小和形狀，只決定于它的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度，而與坍縮成為黑洞的原先物體的性質(zhì)無關(guān)。此結(jié)果以這樣的一句諺語表達(dá)而成為眾所周知：“黑洞沒有毛。”“無毛”定理具有巨大的實際重要性，因為它極大地限制了黑洞的可能類型。所以，人們可以制造可能包含黑洞的物體的具體模型，再將此模型的預(yù)言和觀測相比較。因為在黑洞形成之后，我們所能測量的只是有關(guān)坍縮物體的質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度，所以“無毛”定理還意味著，有關(guān)這物體的非常大量的信息，在黑洞形成時損失了。下一章我們將會看到它的意義。

黑洞是科學(xué)史上極為罕見的情形之一，在沒有任何觀測到的證據(jù)證明其理論是正確的情形下，作為數(shù)學(xué)的模型被發(fā)展到非常詳盡的地步。的確，這經(jīng)常是反對黑洞的主要論據(jù)：你怎么能相信一個其依據(jù)只是基于令人懷疑的廣義相對論的計算的對象呢？然而，1963年，加利福尼亞的帕羅瑪天文臺的天文學(xué)家馬丁·施密特測量了在稱為3c273（即是劍橋射電源編目第三類的273號）射電源方向的一個黯淡的類星體的紅移。他發(fā)現(xiàn)引力場不可能引起這么大的紅移——如果它是引力紅移，這類星體必須具有如此大的質(zhì)量，并離我們?nèi)绱酥灾劣跁蓴_太陽系中的行星軌道。這暗示此紅移是由宇宙的膨脹引起的，進(jìn)而表明此物體離我們非常遠(yuǎn)。由于在這么遠(yuǎn)的距離還能被觀察到，它必須非常亮，也就是必須輻射出大量的能量。人們會想到，產(chǎn)生這么大量能量的唯一機(jī)制看來不僅僅是一個恒星，而是一個星系的整個中心區(qū)域的引力坍縮。人們還發(fā)現(xiàn)了許多其他類星體，它們都有很大的紅移。但是它們都離開我們太遠(yuǎn)了，所以對之進(jìn)行觀察太困難，以至于不能給黑洞提供結(jié)論性的證據(jù)。

1967年，劍橋的一位研究生約瑟琳·貝爾發(fā)現(xiàn)了天空發(fā)射出無線電波的規(guī)則脈沖的物體，這對黑洞的存在的預(yù)言帶來了進(jìn)一步的鼓舞。起初貝爾和她的導(dǎo)師安東尼·赫維許以為，他們可能和我們星系中的外星文明進(jìn)行了接觸！我的確記得在宣布他們發(fā)現(xiàn)的討論會上，他們將這四個最早發(fā)現(xiàn)的源稱為lgm1－lgm4，lgm表示“小綠人”（“l(fā)ittlegreenman”）的意思。然而，最終他們和所有其他人都得到了不太浪漫的結(jié)論，這些被稱為脈沖星的物體，事實上是旋轉(zhuǎn)的中子星，這些中子星由于它們的磁場和周圍物質(zhì)復(fù)雜的相互作用，而發(fā)出無線電波的脈沖。這對于寫空間探險的作者而言是個壞消息，但對于我們這些當(dāng)時相信黑洞的少數(shù)人來說，是非常大的希望——這是第一個中子星存在的證據(jù)。中子星的半徑大約10英里，只是恒星變成黑洞的臨界半徑的幾倍。如果一顆恒星能坍縮到這么小的尺度，預(yù)料其他恒星會坍縮到更小的尺度而成為黑洞，就是理所當(dāng)然的了。