人類(或外星人)如何利用黑洞獲取能量?揭密三種超前衛科技
太空
04-25
科幻作家與科學家們曾提出多種為高等文明供能的瘋狂構想,其中最著名的莫過於「戴森球」——這種假想的巨型結構能環繞恆星運轉,汲取其絕大部分能量後再輸送至所需之處。然而,這類裝置不僅建造代價驚人,且至今我們仍未在宇宙中觀測到任何戴森球存在的證據,這或許暗示著:要麼宇宙中根本不存在超高等文明,要麼連他們都認為這種裝置不切實際。
1969年,諾貝爾物理學獎得主羅傑·潘洛斯提出革命性理論:我們其實能從旋轉黑洞(又稱克爾黑洞)中榨取能量!他設計的「潘洛斯過程」是將物體送入黑洞的「能層」(事件視界外的特殊區域),利用黑洞旋轉的角動量讓物體加速逃逸,過程中就能竊取黑洞能量。關鍵在於,被黑洞吞噬的物體碎片必須帶有「負能量」,否則只是白白餵食黑洞。
智利大都會教育大學的皮諾契特教授在新論文中具體說明:「當逆向墜入能層的粒子分裂時,被吸收的碎片因黑洞極端重力場產生負能量,而逃逸的碎片反而能攜帶更多能量。」這看似違反能量守恆,實則符合廣義相對論——黑洞會因吸收負能量而損失質量與轉速,等於被我們偷走了旋轉動能。
另一種「布蘭福德-茲納傑克機制」則解釋了黑洞如何形成壯觀的相對論性噴流:當吸積盤中的氣體螺旋墜落時,劇烈摩擦產生數百萬度高溫電漿,湍流的磁場會將這些帶電粒子加速成兩道反向噴流。最新提出的「光暈推進」技術更巧妙——讓光束在雙黑洞系統間來回反射,利用重力場造成的藍移效應為太空船加速,理論上甚至能達到黑洞本身133%的運動速度!
當然,這些技術現階段仍屬紙上談兵。且不說人類對黑洞的理解尚淺,光是抵達最近的黑洞就是難以想像的挑戰。這篇刊登於arXiv預印本平臺的研究,正等待學界進一步驗證其可行性。或許某天,當我們掌握星際旅行技術時,黑洞將成為宇宙中最強大的「充電站」。