我們在第1章中介紹了質量奇點的概念,它由引力坍縮形成,並被一個叫事件視界的界麵所包圍。這種類星體中不自轉的被稱為史瓦西黑洞,這個名詞專門表示不轉的黑洞:用術語來說就是它們沒有自旋。簡單地說,除了位置以外,能夠將兩個史瓦西黑洞區分開的唯一特征就是其質量有多大。我們將會在第7章了解黑洞是如何生長的,但目前隻要知道引力作用下的坍縮是關鍵因素就夠了。如果坍縮前的物質在旋轉,那麽無論它轉得多慢,在發生坍縮時轉速都將增加(除非發生某些意外阻止旋轉的發生)。這是由一種被稱為角動量守恒的重要物理定律導致的。這個定律可以通過一個正在做單腳旋轉的滑冰者來說明:當收回手臂時她就會轉得更快。同樣,如果產生黑洞的恒星在緩慢旋轉,那麽它最終形成的黑洞旋轉將會非常顯著,這種黑洞被稱為克爾黑洞。實際上大多數恒星都是在旋轉的,因為它們原本是由緩慢旋轉的大質量氣體雲引力坍縮形成的。如果最初的氣體雲有哪怕很小的淨旋轉,坍縮成的雲都將具有非零的角動量,而隨著其體積越來越小,坍縮成的物體的最終旋轉也越來越快。因此我們可以看到,對於新生的黑洞,常有被稱為自旋的轉動,這即便不是普適的性質也是廣泛存在的。我們現在相信,在天體物理中的真實的自旋是不可避免的,就像在當今政治中的傾向性描述一樣(盡管在後一種情況下,它並非來自角動量守恒[1])。
我們現在已經闡明了黑洞的第二個物理參數,即自旋或角動量。自旋和質量一樣,可以用來區分不同的黑洞。因此,當我們研究黑洞的行為時,這兩個性質是很重要的:質量和旋轉。理論上,黑洞還可能存在與它們的行為有關的第三個特性:電荷。這也是物理學中的守恒量,而電荷之間被稱為靜電力的力與引力有許多相似之處。兩者關鍵的相似之處在於,在大尺度上它們都是平方反比定律的例證。就是說有兩個大型物體,當它們彼此的距離增加到原來的兩倍時,它們受到的引力將減小到原始值的四分之一。引力和靜電力的關鍵區別是,雖然引力總是吸力,但靜電荷隻在有些時候是吸力(當兩個物體電荷相反時,即一個帶正電而另一個帶負電),而在其他時候則是斥力(當兩個物體電荷相同時,無論是都帶正電還是都帶負電都會互相排斥)。如果兩個帶電物體帶有同種電荷,那麽雖然引力傾向於吸引,但靜電斥力將傾向於阻止它們聚集。因此,雖然電荷原理上可能是黑洞的第三個屬性,人們希望能以之測量黑洞,但實際上黑洞攜帶的電荷會迅速被周圍的物質所中和。因此,一個很好的假設是黑洞隻有兩個可以明確區分的特性:質量和自旋。就這樣!