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黑洞几乎不保持形成它的物质所具有的任何复杂性质。它对前身物质的形状或成分都没有记忆，它保持的只是质量、角动量和电荷。这种消繁归简或许是黑洞最基本的特征。约翰·惠勒，这位有关黑洞的大多数术语的发明家，在60年代把这种特征称为“黑洞无毛”。
这个开始时只是一种猜测的定理，最近得到了严格的数学证明。这是包括默冬（Meudon）天文台的布兰登·卡特（Brandon Carter）和澳大利亚的加里·班亭（GaryBunting）在内的半打理论家经15年努力的结果。他们证明，只需要三个参量来描述一个平衡态黑洞周围的时空几何，从而证实了惠勒的表述。对理论家来说，这意味着事情已大为简化：按照这三个参量的重要程度来划分，总共只有四种黑洞（质量作为引力场的源当然总是必不可少的）。这就是：只由质量来表征的球对称、静态的史瓦西黑洞；也是球对称和静态的，但还有电荷的雷斯勒一诺斯特诺姆黑洞；转动而显电中性的克尔黑洞；最后是最一般的平衡态黑洞，转动而且带电，在1965年被计算出来并命名为克尔一纽曼（Newman）黑洞。最后这个解表示着视界以内引力坍缩的唯一的自然的最后状态，其他三个解只是它的某种简化。如前所述，黑洞电荷的作用可以忽略，因此最“现实”的黑洞是由克尔解给予正确的描述。
再次是引力波来扫除形成黑洞的物质的所有复杂结构。黑洞的“毛发”都被刮去，只剩下质量、角动量和电荷。这些物理参量表征着形成的黑洞所呈现的两种长程作用，即引力（对质量和角动量）和电磁力（对电荷）。决定原子核结构的短程核作用对黑洞的形成没有贡献。
黑洞的参量是可以精确测量出来的，尽管是借助于理想实验。可以把一颗卫星放在围绕黑洞的轨道上，并测量卫星的轨道周期，从而得出黑洞的质量。黑洞的角动量可以通过比较朝向视界的不同部分的光线的偏转来测量。
对于一个有一定质量的一般克尔一纽曼黑洞，电荷和角动量都有上限，也就是都受到保证视界存在这一条件的限制。如果在某个大质量恒星的引力坍缩过程中，这个限制被违反了，黑洞就会成为一个探奇点，并能影响到宇宙中的远距离处。然而，物理学家有很好的理由相信，这样一种情况是被自然规律禁止而不会发生的（下一章 将涉及这个重要问题）。
既然只由三个参量支配，一个黑洞就像一个基本粒子一样简单。但是，只要考虑一下视界存在的条件，就知道没有别的东西比基本粒子与黑洞更不同的了，尽管基本粒子也是把质量、角动量和电荷集中在一个很小的体积内。以电子为例，实验已经确定出它的质量、角动量（自旅）和电荷。相对于其质量来说，电子的电荷和角动量超过黑洞上限的If倍。这个令人惊愕的数字甚至超过了可观测宇宙中基本粒子的总数，而这正是一个电子与一个克尔f 纽曼黑洞之间差异的量度（这决不是说电子是一个探奇点）。第十二章 图形游戏
地图并不是实地。
——阿尔弗雷德·柯齐伯斯基（ Alfnd KOrzyhski）
黑与白
人的头脑对对称有一种天生的爱好。自古以来，物理学家一直在试图依据基本对称性来分析自然界的现象。使人惊奇的是，这种方法常常取得成功。一个极好的例子是“反粒子”，先有理论预言，然后很快为实验所证实。在基础物理的最新发展中，对称性比以往任何时候都更重要。
黑洞也有一个与之对称的反面，就是白洞，这是一种从隐藏在视界之后的区域发出的引力外流。早期对白洞的解释导致这样一种普遍的印象，即人可以进入黑洞，再通过一个连结黑洞与白洞的“咽喉”而从白洞中出来，从而可以瞬时地从宇宙的一个部分旅行到另一部分。这种印象无疑增添了黑洞对公众的唯力，但对那些不熟悉广义相对论的科学家来说却是降低了黑洞的可信性。
白洞的真实情形是怎样的呢？我们必须重新考查真实世界与其数学表述之间的关系，或者土地与地图之间的关系这个微妙问题。物理定律中最常见的一种对称性是时间反演。在伽利略和牛顿的力学，菲涅尔（Fresnel）的光学，麦克斯韦的电磁学和爱因斯坦的相对论里，所有的方程都对时间对称，因此才可以在一个给定坐标系，从一个给定时刻来计算行星、光线或电子将来的和过去的轨道。但是，这并不意味着自然界对时间流是无差异的。例如，离开恒星表面的光线实际上是射向将来，而不是返回过去。
换句话说，物理方程的解并不是～定在真实世界中存在，然而，区分真实解与虚构解并不总是一件容易事。尤其是在考虑对称解的物理解释时，更需要格外小心，即使这些解在美学上很有吸引力。
丹尼斯’萨顿（Dennis Sutton）这样写道：“科学的前沿总是一种由新的真实、合理的假设和轻狂的猜想组成的古怪混合。”这段引言很适用于本书。我们现在可以这样说，广义相对论属于上述混合中的第一种成分，黑洞属于第二种，而白洞则是第三种。不过，公平地说，有些最“轻狂”的猜想曾经推动了科学的发展。有鉴于此，白洞还是值得留意的。事实上，白洞的增力已经增大，这是因为对它的研究有一种未必适合于公众，对许多科学家来说却是湛成为原动力的乐趣。那么，我们也来试试吧。
“镶嵌”游戏
每当试图理解一个抽象概念时，一再出现的问题就是如何使之形象化。以时空为例，被物质弯曲的“时空软体”与被石块压弯的橡皮带之间的类比，使我们能够在一定程度上表示出抽象的四维几何的弯曲特征。借助于一种被称为“镶嵌”的数学技巧，可以对时空弯曲作出严格的描述。
顾名思义，这种技巧是这样来显示～个给定空间的形状，就是把它镶嵌进一个多出一维的空间里。例如，一个圆环（一维）的形状，很容易由镶嵌进一个平面（二维）来显示；一个球面（二维）也能容易地由镶嵌进通常的欧几里德空间（三维）来显示。
这种技巧对于完整的四维时空连续体是没有用处的，因为必须把它镶嵌进一个五维空间里，而这是无法去想象的（甚至在数学上也不可能把一个四维时空镶嵌进五维欧氏空间里）。幸运的是，这种技巧还有不少别的招式可供采用。
例如，可以假定时空是静态的，就是说空间几何在任何时间都保持不变，把这种情况的时空显示为一种瞬时的时间切片，不会有任何信息损失。更进一步，如果空间几何是球对称的，则可以只看通过球心的赤道面切片，也不会有信息损失。因此，可以很容易地把一个静态球对称时空切成二维薄片，而不会失去有关完整时空的弯曲状况的任何信息。二维切片的所有详情，当然就可以通过嵌进一个三维欧氏空间而显示出来（这里的三维欧氏空间只是假想来用作“包含”时空切片的）。
作为上述方法的实际应用，且看被一颗平衡态球形恒星（如太阳）所弄弯的时空。由于恒星内部和外部的几何都是静态的，瞬时赤道面切片全都具有同样的形式，如图39的曲面所示。
这个曲面的形状会使人联想到一块被石头的重量压弯的塑料布。整个曲面被分成两部分，延伸到无限远的部分表示恒星外部的时空，这是史瓦西几何的区域；另一部分为恒星自身所占有，其精确形状有赖于恒星的内部结构，但总保持与一个球面的一部分相似。由于恒星没有坍缩，史瓦西临界半径r一ZM是在恒星内部，也没有中心奇点，就是说这个坑的曲率完全正常。
这种表示法既能提供完整信息又很严格，已经在图历中用来表示经过太阳附近光线的弯曲。
虫洞
这些穴居的类型会挖掘临时的或永久的地道。沙虫生活在一种简单的U形地道里。
——《百科全书》“环节动物”
现在将镶嵌技术用于球形黑洞，由图40所示，惊人的事发生了：镶嵌面是由一个抛物面形（一条抛物线绕其对称轴旋转所产生的曲面）喉道连接着的两个截然不同而又相互对称的时空片。怎么解释这个意外的形状呢？与普通恒星的情形不同，这里只有黑洞外部的时空能被显示。喉道有一个最小半径，等于史瓦西半径r—ZM，因而视界，即黑洞的边界，缩减成一个圆环。
暂且忘掉镶嵌面的双重结构，只注意其上片（图41）。它延伸到无限远，曲率随着与喉道距离的增大而缓慢减小，就是说它是渐近平坦的。自由下落粒子和光线的轨迹是曲面上的“直”线，即测地线。越靠近引力讲，这些线就越是弯曲。有些测地线陷入阶中很深，以至于重新出来时会自我相交，而那些与喉道的中心环即视界相遇的，就不能再逃出来。
图42将上述测地线投影到与视界环平行的平面P上。所得结果极好地说明了等效原理，也解释了牛顿平直宇宙这种错觉的由来。在牛顿宇宙里，粒子轨道偏离直线是由于一种“力”的吸引；而按照广义相对论，粒子是在弯曲几何的背景上自由行进。
再回到图40的整个镶嵌面。史瓦西喉（也叫爱因斯坦一罗森桥）连接着上、下两片完全对称和渐近平坦的时空，姑且把它们看作“并存的宇宙”。从上片进入喉道的测地线似乎能够由下片离开。也就是说，史瓦西喉在上宇宙看来是吞噬物质的黑洞，对下宇宙来说却表现为驱逐物质的“反黑洞”。不需要有多大想象力，就可以给这种反黑洞起名为白洞，或者更准确地称为白泉（把形容词和名词都颠倒）。
镶嵌游戏还可以玩得更使人困窘。我们记得广义相