假如你想完整地描述一個(gè)人，須要從什么方面來描述？是不是一股腦兒想下來好多方面？年紀(jì)、性別、身高、體重………不過，你要是想描述一個(gè)黑洞周圍的時(shí)空，就不須要那么多熱阻了，只須要曉得黑洞的質(zhì)量、角動(dòng)量和電荷，就可以得到關(guān)于黑洞的一切信息，由于黑洞在產(chǎn)生過程中會(huì)遺失其他一切信息！所以，俄羅斯化學(xué)學(xué)家惠勒把它戲稱為“黑洞無毛定律”，雖然黑洞也不是完全無毛，這不還有三根毛嘛！
黑洞
按照黑洞的這三個(gè)熱阻，我們可以將黑洞分為：不旋轉(zhuǎn)不帶電荷的史瓦西黑洞、帶電不旋轉(zhuǎn)的R-N黑洞、旋轉(zhuǎn)不帶電的克爾黑洞、既帶電又旋轉(zhuǎn)的克爾-紐曼黑洞。
提到黑洞，就不得不說一下愛因斯坦的引力場(chǎng)多項(xiàng)式，由于黑洞周圍的時(shí)空曲率就是通過這個(gè)等式的解來描述的，下邊，我們就來瞧瞧，通過愛因斯坦的引力場(chǎng)多項(xiàng)式，怎么求解出這種解！
愛因斯坦的引力場(chǎng)多項(xiàng)式
愛因斯坦覺得：引力是時(shí)空彎曲的彰顯、時(shí)空彎曲是由物質(zhì)導(dǎo)致的，所以，時(shí)空曲率和物質(zhì)分布之間，一定存在著某種聯(lián)系。
經(jīng)過幾年的努力，愛因斯坦總算1915年，在廣義相對(duì)論中通過一個(gè)復(fù)雜的二階非線性張量等式將時(shí)空曲率和物質(zhì)分布聯(lián)系在了一起，它就是知名的“愛因斯坦引力場(chǎng)等式”！
愛因斯坦引力場(chǎng)多項(xiàng)式
Guv是愛因斯坦張量，反應(yīng)時(shí)空的彎曲情況；Ruv是里奇張量、表示空間彎曲情況；guv為四維時(shí)空的測(cè)度張量；R是里奇張量縮并而成的曲率標(biāo)量；G是萬有引力常數(shù)G=6.670×10^-8cm3/（g·s2）；c代表真空中的光速；Tuv表示物質(zhì)的能量和動(dòng)量密度張量以及撓度張量，,也就是物質(zhì)。
這個(gè)等式抒發(fā)的意思是物質(zhì)的能量密度和動(dòng)量密度以及撓度張量就會(huì)造成時(shí)空彎曲！假如愛因斯坦張量為零，就代表的是平直時(shí)空，這時(shí)物質(zhì)的能量密度、動(dòng)量密度、應(yīng)力張量也都為零，也就是根本不存在物質(zhì)！不過，這只是一種理想情況，平直的時(shí)空是不存在的！
怎么求解這個(gè)復(fù)雜的方程式呢？求解愛因斯坦引力場(chǎng)多項(xiàng)式，就是找到某一線元，致使由它決定的愛因斯坦張量恰好等于多項(xiàng)式一側(cè)的張量。
注：在歐式空間幾何中“線元”指對(duì)于空間的曲線,假定有一段特別小的厚度,使這個(gè)厚度趨近于零,記做dl,也就是給寬度導(dǎo)數(shù),這叫“元段長(zhǎng)”。dl2就是“線元”，假如“元段”給定了，這么“線元”就是不變的恒定量！“線元”dl2的表達(dá)式在直角座標(biāo)變換下方式不變。在閔式時(shí)空幾何中，用ds2表示線元，借助線元可以定義一個(gè)曲率張量（黎曼張量），各點(diǎn)曲率張量都為零的時(shí)空就是平直時(shí)空、不為零就是彎曲時(shí)空，線唐詩率張量表示時(shí)空彎曲程度。
史瓦西黑洞
當(dāng)我們覺得某一星體是真空中孤立的物體時(shí)，真空中的時(shí)空彎曲情況就是由這個(gè)星體的物質(zhì)分布導(dǎo)致的，由于星體具有球?qū)ΨQ性和恒定不變性（靜態(tài)性），這就造成了星體外部的時(shí)空線元具有對(duì)稱性和靜態(tài)性（時(shí)空線元的各項(xiàng)性質(zhì)不隨時(shí)間變化），按照這一性質(zhì)，1916年，英國(guó)天文學(xué)家史瓦西求得了廣義相對(duì)論的第一個(gè)精確解，稱為“史瓦西真空解”。
史瓦西真空解
“史瓦西真空解”描述了球狀天體附近的光線和粒子的運(yùn)動(dòng)行為，他提出，在致密天體或則大質(zhì)量天體的中心某一距離處，逃逸速率等于光速，后人將此稱為史瓦西直徑，并把以這個(gè)距離為直徑圍成的球面稱作視界！
1939年，知名的“曼哈頓計(jì)劃”首席科學(xué)家、美籍猶太化學(xué)學(xué)家奧本海默證明，小于太陽質(zhì)量20倍的星體坍縮會(huì)形成奇點(diǎn)，以奇點(diǎn)為球心、適當(dāng)厚度為直徑的球狀區(qū)域內(nèi)引力特別強(qiáng)，就連光子就會(huì)被拉向奇點(diǎn)！這個(gè)奇點(diǎn)和其周圍的區(qū)域在1969年被沒過化學(xué)學(xué)家惠勒首次命名為“黑洞”。洞外的時(shí)空幾何由史瓦東線元表示，所以稱這樣的黑洞為史瓦西黑洞！
黑洞
R—N黑洞
R—N黑洞又稱作帶電黑洞，由于電荷不會(huì)隨著引力波被幅射掉，所以質(zhì)心系中角動(dòng)量定理，大質(zhì)量的帶電星體最終會(huì)倒塌產(chǎn)生帶電黑洞，它的性質(zhì)由質(zhì)量和電荷兩個(gè)熱阻決定，與史瓦西黑洞的區(qū)別在于它的周圍存在電場(chǎng)，電場(chǎng)線由洞心向外幅射！
它外部的時(shí)空幾何由萊斯納—諾斯特朗線元來描述！這是由美國(guó)化學(xué)學(xué)家“萊斯納”和德國(guó)化學(xué)學(xué)家“諾斯特朗”分別與1916年和1918年求得的，愛因斯坦引力場(chǎng)多項(xiàng)式的又一個(gè)精確解！
帶電黑洞周圍的時(shí)空幾何
帶電黑洞有兩個(gè)視界，當(dāng)物體穿越外視界時(shí)，會(huì)被強(qiáng)悍的引力吸往內(nèi)視界，之后被強(qiáng)悍的潮汐力給撕碎，但是關(guān)于物體的所有信息就會(huì)遺失。假如帶電黑洞的電荷太多，內(nèi)外視界都會(huì)重合為一個(gè)，產(chǎn)生極端R—N黑洞。假如再給極端R—N黑洞加一些電荷，它的視界都會(huì)消失，并留下一個(gè)性質(zhì)奇特的裸奇點(diǎn)，不過裸奇點(diǎn)與宇宙監(jiān)督假定相矛盾，所以數(shù)學(xué)學(xué)上不容許其出現(xiàn)。
克爾黑洞
跟電荷一樣，恒星的自轉(zhuǎn)也是一個(gè)不能被幅射掉的熱阻，所以，大質(zhì)量的自轉(zhuǎn)恒星最終會(huì)坍縮成為一個(gè)旋轉(zhuǎn)的黑洞，1963年，美國(guó)化學(xué)學(xué)家克爾通過求解愛因斯坦的引力場(chǎng)多項(xiàng)式，得到了描述自轉(zhuǎn)黑洞外部時(shí)空幾何的解，所以，將擁有自轉(zhuǎn)的黑洞又稱為克爾黑洞。
克爾黑洞
旋轉(zhuǎn)的黑洞外部的引力場(chǎng)具有旋渦性質(zhì)心系中角動(dòng)量定理，這會(huì)使黑洞的表面弄成扁球形，不過，這不是黑洞的視界，而是旋轉(zhuǎn)黑洞外另一個(gè)特殊的面——“靜界”，既然視界是評(píng)判你能夠逃脫的界面，那靜界呢？
我們說，克爾黑洞的引力場(chǎng)是旋渦引力場(chǎng)，這么它還會(huì)使處于引力場(chǎng)中的物體圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)，靜界就是拿來表示其作用范圍的，在靜界以內(nèi)，所有物體遭到引力撕扯，都得跟隨黑洞旋轉(zhuǎn)，在靜界以外，只要你速率夠大，就可以不用繞著黑洞旋轉(zhuǎn)！
克爾黑洞橫截面
靜界與視界之間的時(shí)空區(qū)域，稱作能層，此區(qū)域中具有非常的類時(shí)曲線，借此為世界線的質(zhì)點(diǎn)居然有負(fù)能量，這些類時(shí)曲線稱為負(fù)能量軌道。科學(xué)家推測(cè)：假如我們將一個(gè)能量為E的物體，運(yùn)送到能層之中，之后爆裂成為兩個(gè)，其中一半沿負(fù)能量軌道向黑洞內(nèi)運(yùn)動(dòng)，這么它的能量就是負(fù)的，按照能量守恒定理，另一半的能量必將是正的，但是小于物體原先的能量E，假如我們讓這一半物體沿內(nèi)向測(cè)相線返回月球，我們就可以提取黑洞的能量了！不過，這樣提取的能量是黑洞的轉(zhuǎn)動(dòng)能量，一旦提取完，克爾黑洞也就弄成了史瓦西黑洞！
克爾黑洞中心并不是奇點(diǎn)，而是一個(gè)奇環(huán)（由奇點(diǎn)圍成的圓圈），倘若黑洞的旋轉(zhuǎn)速渡過快，視界青河界都會(huì)合而為一，弄成極端克爾黑洞，假若黑洞的旋轉(zhuǎn)速率繼續(xù)推進(jìn)，視界都會(huì)消失，跟R-N黑洞一樣，留下一個(gè)裸奇點(diǎn)，不過，這也是不被容許的。
克爾-紐曼黑洞
假如大質(zhì)量恒星在自轉(zhuǎn)，而且還帶有電荷，這么它倒塌后，就是旋轉(zhuǎn)帶電黑洞，它的外部時(shí)空幾何線元就要用1965年日本數(shù)學(xué)學(xué)家推廣克爾解得到的克爾-紐曼線元來表示了，這也是愛因斯坦引力場(chǎng)等式的解，這樣的黑洞是最復(fù)雜的黑洞、但是也是最常態(tài)的黑洞，由于任意電真空單一穩(wěn)態(tài)黑洞都是旋轉(zhuǎn)帶電黑洞。
克爾-紐曼黑洞
“史瓦西真空解”的求出，引起了人們了解黑洞、研究黑洞的風(fēng)潮，經(jīng)過許多學(xué)者多年來的努力，對(duì)黑洞性質(zhì)的研究上，我們即使取得了特別大的成功，并且仍然面臨著像黑洞的演進(jìn)、穩(wěn)定性等特別棘手的問題、基于對(duì)克爾黑洞的性質(zhì)所做的剖析，猜想的“白洞”、“時(shí)光隧洞”等等理論名詞，目前也只能作為一個(gè)名詞存在。