50年後終獲證實！科學家用電磁波驗證「澤爾多維奇效應」能量竊取現象

這項突破性發現的靈感源於一個意想不到的理論。1969年，英國物理學家羅傑·潘洛斯提出大膽假設：只要將物體放入黑洞的「能層」（事件視界外的特殊區域），就能從黑洞自轉中竊取能量。這個被稱為「潘洛斯過程」的理論，關鍵在於物體必須獲得負能量才能成功逃離，否則只會淪為黑洞的養分。

智利大都會教育大學物理系教授豪爾赫·皮諾切特在最新預印本論文中解釋：「想像我們從遠處向克爾黑洞的能層發射一顆逆行軌道的粒子。當粒子進入能層後分裂成兩部分，一部分被黑洞吸收，另一部分則攜帶更多能量逃逸。」由於黑洞內部的極端重力環境，根據廣義相對論，被吸收的碎片確實可能具有負能量。

潘洛斯證明，在這種情況下，逃逸碎片攜帶的能量會超過原始粒子。這看似違反能量守恆定律，但實際上黑洞因吸收負能量導致質量與自轉速度降低，等於成功提取了黑洞的旋轉能量。

由於我們附近沒有可供實驗的黑洞（這或許是件好事），白俄羅斯物理學家雅科夫·澤爾多維奇在1970年代提出更可行的驗證方法。這個理論與都卜勒效應相關——就像救護車警笛聲會因移動方向改變音高，旋轉都卜勒效應也會讓聲波在高速旋轉的圓形空間中產生頻率變化。

南安普敦大學研究員瑪麗昂·克羅姆博士解釋：「當旋轉表面達到特定轉速時，聲波頻率會從正轉負，進而從旋轉體竊取能量。」研究團隊先以聲波驗證此理論，最新實驗則改用電磁波，使用簡單的共振電路與旋轉鋁柱，成功創造出「負頻率」的特殊條件。

克羅姆指出：「從旋轉鋁柱的視角來看，扭曲的電磁場會因都卜勒效應產生『負角頻率』。負頻率意味著負吸收，實際上就是放大效應。」團隊更進一步，成功模擬出所謂的「黑洞炸彈」現象——當反射能量在黑洞周圍不斷放大，會產生指數級增強的電磁模式。

雖然這不等於直接從黑洞竊取能量，但實驗證實黑洞確實可能以這種方式放大能量。研究團隊在論文中表示：「未來挑戰在於觀察真空自發產生的電磁波如何引發失控放大效應。根據現有成果，這將是純技術性（儘管極度困難）的突破。」

這項研究已發表於預印本平臺arXiv，目前正等待同儕審查。