我們能利用黑洞的能量嗎?或可解決能源問題

美國的哥倫比亞大學最新研究表明,通過重連磁場線,我們可從黑洞中提取能量。這聽起來有一定的科幻色彩,但愛因斯坦在廣義相對論就有一個引人注目的預言——旋轉的黑洞擁有大量可利用的能量。過去50年里,科學家一直努力試圖獲得黑洞能量。諾貝爾物理學獎的獲得者羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)提出理論稱,粒子衰變可從黑洞中吸收能量。

我們能利用黑洞的能量嗎?或可解決能源問題

著名科學家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)稱,黑洞能通過量子力學釋放能量。科學家羅傑·布蘭德福德(Roger Blandford)和羅曼·茲那傑克(Roman Znajek)認為,電磁扭矩是提取黑洞能量的主要方式。

最近發表在《物理評論D》上的研究報告稱,哥倫比亞大學物理學家盧卡·科米索(Luca Comisso)和智利阿道夫·伊班奈茲大學物理學家費莉佩·阿森霍(Felipe Asenjo)發現,通過破壞和重聯黑洞視界附近的磁場線,能從黑洞中提取能量,在這個位置,包括光在內的任何事物,都無法逃脫黑洞引力束縛。

該研究報告第一作者科米索說:「黑洞通常被具有磁場的等離子粒子『湯』包圍,理論表明,當磁場線以正確的方式斷開和重新連接時,它們可以將等離子粒子加速到負能量,該能量足以從黑洞中提取出來。這一發現可使天文學家更好地評估黑洞自旋狀況,驅動黑洞能量釋放,甚至可以為高等文明提供能量。」

科米索和阿森霍提出的理論前提是重新連接磁場會使等離子體粒子朝向兩個不同方向加速,一些等離子流被推至黑洞自旋方向,而另一些等離子流被推到自旋方向,並能逃脫黑洞引力束縛,如果被黑洞吞噬的等離子體具有負能量,就會相應地釋放能量。

科米索說:「這就像某個人通過吃『負卡路里』的糖果減肥。黑洞本質上是通過吞噬負能量粒子來損失能量的,這聽起來有點奇怪,但它可能發生在一個叫做能層的區域,這里時空連續體旋轉非常快,以至於每個物體旋轉方向都與黑洞保持一致。」

在能層內部,磁重聯是非常罕見的,會導致等離子粒子速度加速至光速等級,該研究報告合著作者阿森霍解釋,捕獲和逃逸的等離子體流之間的高相對速度,是從黑洞中提取大量能量的原因。

阿森霍說:「我們計算發現等離子被激發的過程可達到150%的效能,這遠遠超過地球上任何發電廠。事實上,超過100%效能是可以實現的,因為黑洞會流失能量,這些能量是免費提供給從黑洞中逃逸的等離子。」

從黑洞中提取能量可能是未來人類解決能量需求的答案。科米索說:「未來數千年或者數百萬年,人類可能在黑洞周圍生存,而不需要利用恆星能量。這本質上是一個技術問題,如果從物理學來看,沒有什麼可以阻止該方案實現!」

來源:cnBeta