能源|利用黑洞发电?科学家:有两种方案,高级文明可能就在这样做

黑洞的无限能源
在宇宙中,没有什么天体比黑洞更加恐怖了。任何物质如果胆敢闯入黑洞的引力范围,就会走上一条不归路,被黑洞无情地吞噬。
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可以想象,如果未来真的具备这样的星际航行能力了,人们对于这种宇宙怪兽也是避之唯恐不及。但是,科学家们不仅对它充满了兴趣,甚至还想要接近黑洞。他们这种想法看起来有些大胆,如果你听了他们的计划,甚至只能形容为疯狂了,因为科学家们不仅想要看看黑洞的真面貌,甚至还要用黑洞发电,给人类提供能源!
我们都知道,黑洞具有着无与伦比的质量和引力,而在相对论和量子力学的原理下可以知道,黑洞也因此具有非常惊人的能量。大部分人将这种能量看作是一种伤害,而科学家却看到了其中的机会。如果我们采用巧妙的方法,就能够利用黑洞的能量为自己所用。或者说,宇宙中如果存在一些高级文明,那么他们可能已经在这样获取无限的能源了。
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彭罗斯过程
我们知道,2020年的诺贝尔物理学家颁给了著名的理论物理学家罗杰·彭罗斯,以表彰他在黑洞领域的卓越贡献。在1969年的时候,彭罗斯就提出了所谓的彭罗斯过程,提出了从黑洞中攫取能源的可能。
通常我们讨论黑洞时,讨论的焦点都是黑洞的奇点和事件视界。而在事件视界之外,还有一个通常被忽略的区域,叫做能层,而能层的边缘叫做静界。在静界和事件视界之间的能层范围内,由于黑洞的恐怖质量和它的自转,会导致这里的空间发生扭曲,这叫做惯性系拖曳效应。这个效应是从爱因斯坦的广义相对论推导出来的,通俗地说,这就类似于你在水面上旋转一个盘子,盘子周围的水也会跟着旋转。
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彭罗斯告诉我们:当物质落入黑洞的能层范围内时,会被撕裂成两部分,其中一部分落入黑洞的奇点内,另一部分会获得黑洞的能量,逃离黑洞的引力。根据彭罗斯的计算,被射出的物质所携带的能量比进入黑洞能层时要大了21%。而这些物质所携带的能量,理论上是可以被智慧生物所利用的,虽然实际上的确难度极大。
在去年6月份的时候,《自然物理学》发表了格拉斯哥大学天体物理学家团队的一篇论文,验证了彭罗斯的猜想,并且提供了寻找旋转黑洞的方法。
正所谓条条大道通罗马,攫取黑洞能量的方式也不止这一个。最近,科学家们又提出了新的想法,也可以实现“火中取栗”的设想。