不断旋转的黑洞具有强大的自然力量,能够改变周围的时空和空间,因此,人们会思考:黑洞是否可以作为某种能量源?

  新浪科技讯 北京时间7月9日消息,能量可以从黑洞中吸出来吗?数学物理学家提议制造“黑洞炸弹”!

  不断旋转的黑洞具有强大的自然力量,能够改变周围的时空和空间,因此,人们会思考:黑洞是否可以作为某种能量源?1969年,数学物理学家罗杰·彭罗斯提出一种方法实现该目标,该方法被称为“彭罗斯进程”。

  科学家猜测,外星人或者未来人类可利用这种方法制造“黑洞炸弹”,从而获取黑洞能量,然而,迄今为止“彭罗斯进程”所涉及的一些物理学原理未经实验验证。目前,近期出版的《自然物理》杂志发表了有关该研究涉及的一些物理学原理。

  在黑洞视界周围(黑洞边界,任何事物都无法逃离黑洞的引力,即使是光),旋转的黑洞形成一个叫做“能层”的区域,如果一个物体落入能层就会分裂,其中一部分落入黑洞,而另一部分逃逸,逃逸的部分以黑洞作为代价,有效地获得能量。因此,通过向旋转黑洞发射物体或者光线,我们就能获得能量。

  但是这个理论可靠吗?1971年,俄罗斯物理学家雅科夫·泽尔多维奇将黑洞视为某种旋转系统,并在地球上进行模拟实验,他们假设黑洞是一个旋转的圆柱体,是由可吸收能量的物质构成。

  泽尔多维奇假设光波能从黑洞圆柱体提取能量并放大,在放大效应作用下,这些光波需要“角动量”,将它们扭曲成螺旋状结构。

  当扭曲的光线撞击黑洞圆柱体时,受“多普勒频移”影响,扭曲光线的频率发生改变。当你听到救护车警笛声时,很可能会有这种感觉,当它靠近你的时候,警笛声音会更大,移动方向也会改变警笛的音调。同样,黑洞圆柱体旋转速度的变化也会改变光波的感知频率。

  如果黑洞圆柱体旋转足够快,改变后的光波频率会降至很低,从而变成负值,也就是说光波的旋转方向相反。

  正频率光波应当部分被黑洞圆柱体吸收,能量损失。但是负频率光波会把能量损失转变为能量增益,并被黑洞圆柱体放大,它们会从旋转过程中提取能量,就像彭罗斯理论中的黑洞逃逸物质一样。

  检测泽尔多维奇理论似乎很简单,但是旋转物体需要保持光波相同或者更高的频率运行,如果要放大以每秒几万亿次频率振荡的可见光波,则需要一个吸收物体,它比现今任何机械装置旋转速度快数十亿倍。

  最终突破

  光的传播速度是每秒3亿米,为了使该理论更容易验证,研究人员选择使用声波,而声波传播速度要慢100万倍,这意味着我们不需要吸收体旋转这么快。

  为了制造扭曲的声波,研究人员使用一圈喇叭,都发射相同的频率,但开始的时间略有不同,所以声音呈螺旋线发射。在旋转吸收体实验中,他们将一块声波吸收泡沫附在马达上,在泡沫和旋转吸收体相互作用之后,放置在泡沫内部的麦克风可以录制音频。

  我们发现当泡沫旋转较慢(保持较低频率),记录的声音比较小,因为多数声音被泡沫吸收了。但是当我们将泡沫旋转得足够快时,接近多普勒频移的声波频率,声波频率将变成负值 ,其声音很大。

  这项实验仅能说明声波可从旋转吸收体中获取能量,最终验证了50年前俄罗斯物理学家雅科夫·泽尔多维奇的黑洞理论。

  黑洞炸弹

  当然,所有这一切并不能完全证实彭罗斯的能量获取观点真适用于黑洞,相反,我们的实验证明了与直觉相反的基础物理观点,证明在将光波或者声波频率由正转负的过程中,光波或者声波是获得能量,而不是损耗能量。

  虽然我们还没有在接近旋转黑洞的任何区域提取能量,但这并不意味着地外智慧文明或者未来拥有先进科技的人类能实现这一目标,或许某些地外智慧文明在黑洞周围建立一种结构,使其与黑洞一起旋转,然后将小行星、甚至电磁波扔入黑洞,最终这些物质会以更多能量反射出来。

  此外,外星人也可以用一种反射镜壳将黑洞完全包围起来,从而制造出“黑洞炸弹”,射入黑洞的光会被放大,然后通过镜子反射到黑洞,再次被放大,如此循环下去。

  黑洞能量在逃逸爆发前后呈指数级增长,但是该能量是通过一个洞被放大释放,科学家可以在此过程中进行控制,该方法基本上可以制造无限的能量。

  虽然这仅是一个科学假设,但在遥远的未来,当宇宙濒临死亡、星系和恒星仅剩的残骸是黑洞时,该方法是任何文明延续的唯一希望。(叶倾城)

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